Dans le cadre de ses efforts constants en vue d’un approvisionnement énergétique plus durable et plus efficace, la société Kraftwerk Göschenen AG (KWG) s’apprête à franchir une étape importante : l’examen de la faisabilité d’un rehaussement du barrage du lac de Göscheneralp. Ce projet promet non seulement une légère augmentation de la production d’énergie, mais aussi un report important de la production d’énergie vers les mois critiques de l’hiver. Cet article met en lumière les différents aspects de ce projet innovant.

Le 11 janvier 2024, KWG a annoncé qu’elle envisageait un avant-projet ambitieux visant à rehausser le barrage de Göscheneralp de jusqu’à 15 m. Cette mesure fait suite à la nécessité d’optimiser l’approvisionnement énergétique en Suisse, notamment pendant les mois d’hiver. Le rehaussement du barrage n’entraînerait certes qu’une augmentation marginale de la production d’énergie, mais le volume de stockage plus important permettrait un report précieux de la production vers l’hiver, ce qui contribuerait à réduire ce que l’on appelle le déficit hivernal.

Un aspect important du projet, mené par CKW et soutenu par Axpo, les CFF et des prestataires de services externes, est l’évaluation complète de la faisabilité technique, écologique, juridique, politique et économique. La variante de 15 m est au centre de l’attention, même si, selon Thomas Reithofer, président du conseil d’administration de KWG, elle reste un défi économique. Les chances de succès dépendent de différents facteurs, et notamment des contributions à l’investissement, des conventions sur la valeur résiduelle et des adaptations des contributions des centrales en aval.

L’avant-projet met également en lumière les conséquences écologiques et les mesures de remplacement. Il examine les éventuels problèmes de sédimentation dus au refoulement dans les conduites d’amenée d’eau ainsi que la sécurité structurelle et de fonctionnement tout au long du parcours des eaux motrices. En outre, une étude de diverses variantes sera réalisée pour les adaptations nécessaires de la chambre d’équilibre.

Outre le renforcement de la production d’énergie, le projet apporte également une contribution importante à la sécurité d’approvisionnement nationale. Le rehaussement du barrage fait partie de la déclaration finale de la table ronde consacrée à l’énergie hydraulique, signée par des acteurs importants du secteur de l’énergie hydraulique et des associations environnementales. Le rehaussement du barrage permettrait à KWG d’accroître l’efficacité de sa production d’énergie en stockant davantage d’eau pour l’hiver et en déplaçant ainsi la production d’énergie de l’été vers l’hiver.

Le rehaussement du barrage de 15 m augmenterait la capacité de stockage du lac de Göscheneralp de 28%, ce qui est considérable, et permettrait un transfert hivernal d’environ 60 GWh dans l’ensemble de la « Reusskaskade » (une suite de centrales hydroélectriques composée des trois centrales de Göschenen AG, Wassen et Amsteg). Une étape décisive pour combler le déficit hivernal dû à la disparition des centrales nucléaires et pour éviter de futures pénuries.

Thomas Reithofer souligne l’importance de l’avant-projet : il doit créer une base solide pour pouvoir décider du rehaussement du barrage en toute connaissance de cause. Les travaux de construction pourraient démarrer au plus tôt en 2026, et devraient durer de quatre à cinq ans, selon les prévisions de KWG. Le projet ne représente donc pas seulement un jalon de la politique énergétique, mais aussi une étape décisive vers un avenir énergétique sûr et durable pour la Suisse.

Pour plus d’informations :
https://www.ckw.ch/ueber-ckw/medienstelle/medienmitteilungen/2024/die-kraftwerk-goeschenen-ag-prueft-in-einem-vorprojekt-die-machbarkeit-der-dammerhoehung

En 2022, l’électricité consommée en Suisse a été produite à près de 79% à partir d’énergies renouvelables: 65% grâce à l’énergie hydraulique et près de 14% par le biais du photovoltaïque, de l’éolien, de la petite hydraulique et de la biomasse, ce qui correspond à une augmentation de 2 points de pourcentage par rapport à 2021. Près de 20% ont été produits à partir d’énergie nucléaire et près de 2% par le biais d’agents énergétiques fossiles.

Les données relatives au mix d’électricité suisse sont collectées chaque année et publiées dans le cockpit du marquage de l’électricité, sur www.marquage-electricite.ch. Les données publiées donnent des indications sur l’électricité fournie en 2022. Depuis 2018, le marquage de l’électricité est soumis à l’obligation de déclaration intégrale. Cela signifie que l’électricité d’origine inconnue («électricité grise») n’est plus admise depuis l’année de livraison 2021. Comme la plupart des pays voisins ne délivrent pas de garanties d’origine pour l’électricité produite par des centrales conventionnelles, la Suisse a introduit ce que l’on appelle des garanties de remplacement. Ainsi, l’électricité produite à partir de charbon à l’étranger peut être déclarée comme telle et n’est plus assimilée à la catégorie de l’électricité grise. La part d’électricité produite à partir de charbon importée via de telles garanties de remplacement est stable et inférieure à 1%.

– 65% de l’électricité fournie en 2022 a été produite par de grandes centrales hydroélectriques et par de petites centrales hydroélectriques ne bénéficiant pas du système de rétribution de l’injection (légèrement moins qu’en 2021: 68%). Cette électricité a été produite à 68% en Suisse (76% en 2021). L’année 2022 a été très sèche, ce qui a entraîné une baisse correspondante de la production hydroélectrique nationale.

– 19,6% (18,5% en 2021) de l’électricité fournie a été produite dans des centrales nucléaires. Ce chiffre est inférieur à la part de l’énergie nucléaire dans le mix de production suisse (36,4%). Comme l’année précédente, l’énergie d’origine nucléaire fournie provenait presque exclusivement de Suisse.

– La part des nouvelles sources d’énergie renouvelables (photovoltaïque, éolien, biomasse et petite hydraulique bénéficiant du système de rétribution de l’injection) a continué d’augmenter, passant de 11,2% en 2021 à 13,7% en 2022. Environ 68% ont été produits en Suisse et 45% ont bénéficié du système de rétribution de l’injection.

– Une faible part de l’électricité fournie en 2022 a été produite à partir d’agents énergétiques fossiles (1,9%, sans changement par rapport à l’année précédente).

L’agrivoltaïque peut atténuer les conséquences des périodes de sécheresse sur la production de denrées alimentaires végétales : l’ombrage, qui fait souvent baisser les rendements des cultures lorsque l’eau est suffisante, peut même entraîner une augmentation de ces rendements en cas de sécheresse. C’est le résultat d’une étude menée par l’Université de Hohenheim, à Stuttgart.

Le remplacement des combustibles fossiles par des énergies renouvelables est considéré comme la solution clé pour freiner le changement climatique. Dans ce contexte, l’énergie photovoltaïque, c’est-à-dire la transformation de l’énergie solaire en énergie électrique par le biais d’installations photovoltaïques, est l’énergie renouvelable la plus abondante et elle devient, en outre, également de plus en plus abordable.

L’installation de systèmes photovoltaïques sur des surfaces libres est toutefois en concurrence directe avec d’autres formes d’utilisation des sols, par exemple avec la production agricole. L’agrivoltaïque offre une solution. Cette technologie permet de produire des aliments et de l’énergie sur la même surface. Pour ce faire, les panneaux photovoltaïques sont, par exemple, installés sur des supports de manière à ce que des plantes puissent être cultivées en dessous. Une alternative consiste à placer les modules près du sol et à utiliser l’espace entre les panneaux pour l’agriculture.

L’agrivoltaïque peut augmenter le rendement des cultures

Mais cette forme de production d’énergie peut aller encore plus loin. Des chercheurs du département d’écologie végétale de l’Université de Hohenheim ont étudié le potentiel de l’agrivoltaïque pour augmenter les rendements des cultures en cas de changement des conditions climatiques. Certes, l’ombre portée par l’installation photovoltaïque réduit les rendements lorsque l’eau est disponible en quantité suffisante pour la croissance des plantes. Toutefois, en cas de pénurie d’eau, les plantes profitent de la diminution de l’évaporation, et donc d’une perte d’eau réduite : le rendement est plus élevé que sur les surfaces non ombragées.

Important pour les régions sensibles à la sécheresse

Les chercheurs voient un potentiel particulier dans les régions qui connaissent à la fois une forte croissance démographique et des périodes de sécheresse marquées, comme c’est le cas en Inde ou en Afrique. C’est surtout la disponibilité de l’eau qui diminue drastiquement dans de nombreuses régions du monde – avec des conséquences importantes pour la sécurité de l’approvisionnement alimentaire.

En outre, dans les régions périphériques de tous les grands déserts, le photovoltaïque représente une stratégie de lutte contre la désertification. Dans les régions où l’eau souterraine est rare, il permettrait de réduire l’épuisement de cette ressource essentielle tout en diminuant les émissions de CO₂ liées à la production d’électricité, ce qui permettrait aussi de lutter contre le changement climatique. Ainsi, l’agrivoltaïque contribue non seulement à atténuer les effets du changement climatique dans des régions déjà considérées comme arides, il sera également particulièrement important pour les régions qui seront confrontées à une pénurie d’eau croissante à l’avenir, comme par exemple dans de grandes parties de la région méditerranéenne.

Un potentiel fortement dépendant de la région, des plantes et du système utilisé

Toutefois, ce potentiel varie considérablement en fonction des conditions climatiques et dépend fortement des plantes cultivées. Ainsi, la plupart des cultures étudiées jusqu’à présent tolèrent un ombrage allant jusqu’à 15% sans perte de rendement notable.

Les baies, les fruits et les légumes-fruits profitent même d’un ombrage, tandis que les rendements des plantes fourragères, des légumes-feuilles, des tubercules et des plantes sarclées ainsi que de la plupart des céréales n’en souffrent que très peu. En revanche, le maïs, la féverole, le soja et le lupin subissent de fortes pertes de rendement, même en cas de faible ombrage.

Un grand besoin en matière de travaux de recherche

Il manque toutefois encore de connaissances détaillées sur les relations entre les diverses formes d’agrivoltaïque et les réactions des différentes plantes. Car ces réactions ne se limitent pas à l’approvisionnement en eau. Ainsi, à l’ombre, de nombreuses plantes commencent à augmenter la croissance du matériel foliaire aérien actif en termes de photosynthèse. Ceci est intéressant pour les salades, par exemple, car cette partie des plantes présente un intérêt économique.

D’autres résultats de recherche ne sont pas seulement nécessaires pour choisir, dans les conditions climatiques données, les plantes optimales pour chaque ombrage. Ils peuvent également contribuer au développement de systèmes agrivoltaïques intelligents, dans lesquels les signaux de stress des plantes sont utilisés en temps réel pour contrôler l’orientation des panneaux, et donc l’ombrage.

Les cellules solaires tandem, qui combinent deux semi-conducteurs différents à base de pérovskite, promettent des rendements élevés et peuvent être fabriquées avec une très faible consommation d’énergie. En collaboration avec des partenaires de l’industrie et de la recherche, le professeur Steve Albrecht travaille à la concrétisation de cette vision au Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB).

Son équipe a récemment réussi à fabriquer une cellule solaire tandem entièrement en pérovskite avec un rendement certifié de 27,2%. Un entretien sur les chances et les défis des technologies pérovskite-pérovskite.

Avec votre équipe, vous avez déjà participé à plusieurs reprises à des records mondiaux avec des cellules solaires tandem. Pourquoi les cellules solaires tandem sont-elles un sujet de recherche si passionnant ?
Steve Albrecht : Aujourd’hui déjà, le photovoltaïque compte parmi les méthodes les plus avantageuses pour produire de l’électricité de manière durable. La plupart des modules solaires sont à base de silicium et atteignent un rendement d’environ 21%. Cette technologie se heurte toutefois déjà à des limites physiques et seules de petites améliorations sont encore possibles. Il en va tout autrement des cellules solaires tandem à base de pérovskite : la première publication à ce sujet est parue en 2015, et depuis, nous assistons à une évolution fulgurante vers des rendements nettement supérieurs à ceux du silicium.

Comment une cellule solaire tandem parvient-elle à convertir une plus grande partie de la lumière solaire en énergie électrique ?
Une cellule solaire tandem est généralement composée de deux matériaux semi-conducteurs avec des bandes interdites différentes. Le semi-conducteur avec une bande interdite plus étroite convertit essentiellement la lumière rouge en énergie électrique, tandis que le semi-conducteur avec une bande interdite plus large peut plutôt convertir la lumière bleue du soleil. Le rendement augmente ainsi considérablement. Nous pouvons imaginer empiler plus tard non pas deux ou trois couches de semi-conducteurs, mais de nombreuses couches différentes, afin d’atteindre des rendements plus élevés.

Quel est le charme particulier d’une cellule solaire tandem composée de deux matériaux pérovskites différents ?
Les matériaux semi-conducteurs hybrides organiques-inorganiques de la famille des pérovskites possèdent des propriétés intéressantes : leur bande interdite peut être très facilement influencée, et ce, par des modifications de la composition chimique. Nous combinons un matériau pérovskite à bande interdite étroite avec un deuxième matériau à large bande interdite. Pour cela, nous remplaçons par exemple partiellement l’élément plomb par de l’étain, ce qui réduit la bande interdite à environ 1,25 eV. Nous combinons ensuite ce matériau avec une couche absorbante de pérovskite présentant une bande interdite particulièrement large d’environ 1,8 eV, qui contient à son tour beaucoup de brome. Mais les différentes pérovskites ont aussi d’excellentes propriétés optiques et électriques, ce qui permet d’obtenir des rendements élevés. D’un point de vue purement théorique, il serait même possible d’atteindre des rendements de cellules tandem bien supérieurs à 40%.

Pourquoi les matériaux à base de pérovskite sont-ils si bien adaptés ?
Non seulement les propriétés des semi-conducteurs à base de pérovskite peuvent être adaptées à des exigences particulières, mais il existe déjà différents procédés de fabrication peu coûteux et à grande échelle. Il est ainsi possible de produire des cellules photovoltaïques de n’importe quelle forme ou des modules solaires sur des supports souples. Il n’y a pratiquement pas de limites à l’imagination. De plus, la production de modules PV avec des cellules tandem pérovskite-pérovskite ne coûte que très peu d’énergie. De tels modules ont donc déjà en soi une empreinte carbone plus faible que, par exemple, les modules solaires à base de silicium que l’on trouve actuellement sur le marché.

Comment les travaux de recherche sur les cellules solaires tandem à base de pérovskite ont-il commencé ?
Le coup d’envoi a été donné par le projet HIPSTER, financé par la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Le nom convient bien sûr parfaitement à notre jeune équipe ici à Berlin, même si nous l’avons composé à partir de lettres utilisées dans ce projet de recherche. Dès la première phase de HIPSTER, nous avons montré que nous pouvions développer des cellules solaires tandem très efficaces. Nous y avons également utilisé les monocouches auto-organisées (self-assembled monolayers, SAM) que nous avons développées, et qui ont permis d’atteindre des rendements élevés. Dans la deuxième phase du projet, nous voulons encore améliorer la stabilité des cellules solaires tandem pérovskite-pérovskite. Pour cela, nous devons trouver où se produisent les pertes électriques, par exemple aux niveaux des interfaces et des matériaux de contact dans l’ensemble de l’empilement tandem. Au terme de ce projet fondamental, nous souhaitons augmenter considérablement la stabilité des cellules solaires tandem pérovskite-pérovskite grâce à une meilleure compréhension des processus de dégradation. Nous espérons que ces cellules tandem atteindront des valeurs de rendement similaires à celles des cellules tandem silicium-pérovskite.

En outre, vous participez avec votre équipe à un projet européen consacré aux cellules tandem pérovskite-pérovskite. De quoi s’agit-il ?
Nous voyons encore un peu plus grand et travaillons pour cela avec des partenaires scientifiques et industriels européens. Dans le cadre du projet SuPerTandem, nous voulons développer, en collaboration avec des partenaires de huit pays, une technologie photovoltaïque bon marché avec une faible empreinte carbone. Les cellules tandem pérovskite-pérovskite, qui peuvent être fabriquées sur des substrats flexibles par des procédés d’impression, sont parfaites pour cela. Très concrètement, nous voulons contribuer au développement d’un module tandem pérovskite sur 10×10 cm² avec un rendement de plus de 30%.

Jusqu’à présent, les cellules solaires en pérovskite sont encore considérées comme assez fragiles. Combien de temps fonctionneront-elles et qu’adviendra-t-il de tels modules lorsqu’ils auront fait leur temps ?
La stabilité à long terme s’est déjà beaucoup améliorée. Nous visons des stabilités équivalentes à celles des modules en silicium établis. Plusieurs partenaires du projet travaillent également sur des concepts de recyclage. L’objectif est de mettre en place une économie circulaire fermée pour les modules tandem pérovskite-pérovskite.

Quelle est la performance actuelle des cellules solaires tandem pérovskite-pérovskite?
Le rendement le plus élevé annoncé jusqu’à présent pour les cellules solaires tandem composées exclusivement de pérovskites est de 28,0%. Toutefois, aucun détail scientifique n’a encore été publié à ce sujet. Nous avons récemment réussi à atteindre un rendement certifié de 27,2% avec une cellule solaire tandem pérovskite- pérovskite développée par le D^r Fengjiu Yang, postdoc au HZB. Cette valeur est très proche du record et nous avons déjà des idées pour l’améliorer encore. Nous pensons qu’avec des optimisations supplémentaires, des rendements de 33% sont réalistes avec cette technologie.

Dans de nombreux pays européens, l’ouverture des marchés de l’électricité s’est accompagnée de directives directes de l’État en ce qui concerne l’échange de données lors des processus de changement. Ce n’est pas le cas en Suisse : il y a quelques années déjà, le secteur s’est intéressé de manière informelle à des solutions techniques efficaces. Entre-temps, on peut constater que l’approche reposant sur un data hub commun développé par Swisseldex et SCS s’établit peu à peu comme une solution sectorielle définitive et exploitée avec succès : environ 40% des gestionnaires de réseau utilisent activement la solution et 40% supplémentaires sont impliqués de manière réactive dans l’échange de données.

Avec l’actuelle ouverture partielle du marché, la pression exercée sur les EAE qui ne sont pas encore raccordées n’est pas encore trop grande. Jusqu’à présent, les processus de changement peuvent être gérés manuellement. Mais il est également clair qu’une ouverture totale du marché fera exploser la quantité de données relatives aux processus de changement. C’est pourquoi il est recommandé aux EAE restantes de s’atteler dès à présent à la connexion technique afin d’être bien rodées sur le plan opérationnel avec le data hub central avant l’ouverture complète du marché.

La solution Swisseldex reproduit intégralement le standard de la branche SDAT-CH en vigueur en Suisse. Elle est en outre dotée d’autres fonctions utiles pour une exploitation efficace et offre une disponibilité élevée, une conformité à la protection des données et une cyberprotection moderne. La solution a été conçue sans profit pour la branche par Swisseldex avec les actionnaires AEW, FMB, CKW, ewz, SAK, AEM, EBL et les services communaux d’Erstfeld. SCS AG s’est occupée du développement en tant que partenaire technologique et assure désormais également le support client dans le cadre de l’exploitation.

Figure 1 : La partie droite du graphique montre le registre des points de mesure en tant que fonction centrale.

La pièce maîtresse du data hub est le registre des points de mesure (figure 1). Grâce à ce registre, les acteurs autorisés peuvent vérifier, pour chaque point de mesure représenté, si les rapports de livraison sont représentés correctement, et ce, du passé au futur. Cette fonctionnalité centralisée est unique en Suisse.

L’organisation des processus de changement permet une interaction entre des solutions automatisées et des approches partiellement manuelles. Le client web SDAT en est la pièce maîtresse. Il permet de saisir, d’envoyer, de recevoir et de traiter les processus de changement – manuellement, mais en conformité avec les normes du secteur. L’utilisation est ainsi attrayante pour les grands, moyens et petits exploitants de réseau, ce que confirme la déjà grande couverture géographique actuelle de la Suisse (figure 2).

Figure 2 : Aujourd’hui déjà, 80% des zones de réseau participent (en rouge) ou sont reliées (en bleu) à cette solution sectorielle.

Pour de plus amples informations, nous vous renvoyons volontiers aux sites web de la société exploitante et de votre partenaire technologique. Maurus Bachmann, directeur de Swisseldex AG, et Stephan Moser, chef de département et membre de la direction de Supercomputing Systems AG, peuvent aussi être contactés.

www.swisseldex.ch

www.scs.ch

Rétrospective de l’événement d’information (SCS TechEvent du 21 juin 2022 au Technopark de Zurich, 40 minutes)

https://youtu.be/24EDOGie-a0

En 2021, la consommation finale d’énergie en Suisse a augmenté de 6,3% par rapport à l’année précédente, pour atteindre 794’720 TJ. Les gens se chauffaient davantage, conduisaient plus souvent leur voiture et prenaient plus souvent l’avion.

L’augmentation de 6,3% de la consommation finale d’énergie est principalement due à deux facteurs. Premièrement, l’assouplissement des restrictions pour lutter contre la pandémie de Covid a entraîné une hausse générale de la consommation d’énergie. Deuxièmement, le temps nettement plus froid que l’année précédente a contribué à une augmentation de la consommation des agents énergétiques utilisés à des fins de chauffage.

Le nombre de degrés-jours de chauffage a augmenté de 15,3%. Les facteurs qui déterminent la tendance de croissance à long terme de la consommation d’énergie ont également légèrement augmenté : La population résidente permanente, le produit intérieur brut, le parc de véhicules à moteur et le parc de logements. Les gains d’efficacité et les effets de substitution ont en revanche un effet modérateur sur la croissance de la consommation d’énergie.

Consommation de carburant en légère hausse

Les effets de la pandémie de Covid se sont encore fait sentir en 2021, notamment au niveau de la consommation de carburant. Les ventes de carburant pour l’aviation ont certes augmenté de 11% par rapport à l’année précédente, mais représentent toujours moins de la moitié de la consommation de 2019. La consommation d’essence et de diesel a globalement augmenté de 1,6%. Les carburants fossiles représentent environ un tiers (29,3%) de la consommation totale d’énergie finale. Comme l’année précédente, la consommation de carburants biogènes a diminué par rapport à l’année précédente (-9,5%).

Augmentation de la consommation de sources d’énergie pour le chauffage

Le temps froid a entraîné une nette augmentation de la consommation de sources d’énergie pour le chauffage. La consommation d’huile de chauffage extra-légère a augmenté de 10,9% et celle de gaz naturel de 8,3% par rapport à l’année précédente. La consommation d’électricité a également augmenté (+4,3%). Ces trois sources d’énergie représentent plus de la moitié de la consommation finale d’énergie (55,3%).

L’utilisation énergétique des déchets industriels a augmenté de 3,6% (part de la consommation finale d’énergie : 1,5%). La consommation de charbon a également légèrement augmenté (+1,1%). En revanche, il n’y a pas eu de consommation de fioul lourd et la consommation de coke de pétrole a baissé de 14,3%. La part de ces trois sources d’énergie dans la consommation totale d’énergie finale est très faible (<1%).

Hausse de la consommation également pour les énergies renouvelables

Le temps froid a également eu un impact sur toutes les sources d’énergie renouvelables utilisées pour le chauffage. Les consommations de bois-énergie et de chauffage urbain ont augmenté respectivement de 16,4% et de 9,7%. L’utilisation de la chaleur ambiante au moyen de pompes à chaleur a également fortement augmenté (+17,7%). La consommation de chaleur solaire est restée au niveau de l’année précédente. La part de ces sources d’énergie dans la consommation totale d’énergie finale s’est élevée à 11,8%.

Après 14 ans de travail ponctués de phases de test intensives, la centrale de pompage-turbinage de Nant de Drance en Valais entrera en service le 1er juillet 2022. Avec ses 6 groupes de machines extrêmement flexibles et une puissance de 900 MW, Nant de Drance joue un rôle essentiel dans la stabilisation du réseau électrique en Suisse et en Europe. Elle contribue à la sécurité de l’approvisionnement en électricité en Suisse.

Située à 600 m sous terre dans une caverne entre les lacs d’accumulation d’Emosson et de Vieux Emosson dans la commune de Finhaut en Valais, la centrale possède 6 turbines-pompes d’une puissance de 150 MW chacune. Grâce à leur flexibilité, les groupes de machines peuvent passer en moins de 5 minutes du pompage à pleine puissance au turbinage à pleine puissance ; c’est-à-dire de -900 MW à +900 MW. Le volume d’eau turbiné par Nant de Drance est de 360 m3/s, soit à peu près le débit du Rhône à Genève en été. Le lac supérieur du Vieux Emosson stocke à lui seul 25 millions de m3 d’eau, ce qui correspond à une capacité de stockage de 20 millions de kWh. Grâce à ces caractéristiques, Nant de Drance joue un rôle fondamental dans la stabilisation du réseau électrique.

Face à l’augmentation des énergies renouvelables telles que l’éolien et le photovoltaïque, dont la production est irrégulière, une telle flexibilité est nécessaire pour compenser les fluctuations du réseau électrique et maintenir à tout moment un équilibre entre la production et la consommation d’électricité. Nant de Drance fonctionne comme une gigantesque batterie qui stocke également à court terme l’électricité excédentaire du réseau ou produit l’énergie nécessaire lorsque la demande est supérieure à la production.

Une usine qui réunit des technologues de pointe et un savoir-faire chargé d’histoire

La construction de la centrale de pompage-turbinage de Nant de Drance a représenté un effort exceptionnel. Tout comme les grands barrages du milieu du siècle dernier, ce chantier a nécessité une activation coordonnée de ressources humaines, financières et techniques exceptionnelles. Jusqu’à 650 ouvriers et une soixantaine d’entreprises ont travaillé, au plus fort des travaux, à la réalisation de cette centrale dont le coût s’est élevé à environ 2 milliards de CHF. La caverne souterraine des machines, d’une longueur de 194 m, d’une hauteur de 52 m et d’une largeur de 32 m, a nécessité l’extraction de 400 000 m3 de roche et la construction de galeries d’une longueur de 17 km. Le barrage du Vieux Emosson, situé à 2200 mètres d’altitude, a été rehaussé de 21,5 mètres afin de doubler la capacité du lac d’accumulation et d’offrir une capacité de stockage adéquate pour l’installation.

Un impact environnemental équilibré

Afin de minimiser son impact sur l’environnement, Nant de Drance a travaillé en étroite collaboration avec les organisations environnementales dès le début des travaux. Quatorze projets ont été mis en œuvre pour un coût total de 22 millions de CHF. Ils visent à compenser l’impact sur l’environnement de la construction de la centrale de pompage-turbinage et de la ligne à très haute tension qui relie l’usine au réseau électrique.La plupart des mesures visent à faire revivre certains biotopes au niveau régional, notamment les biotopes humides. Cela devrait permettre à ces lieux d’être recolonisés par des espèces animales et végétales rares ou menacées d’extinction en Suisse.

Le grand public est invité à découvrir la centrale lors des journées portes ouvertes – les 10 et 11 septembre 2022.

Pour plus d’informations sur Nant de Drance, consultez le site www.nant-de-drance.ch.

C’est dans le canton du Valais, à une altitude comprise entre 2000 et 2200 mètres, que doit être construite la plus grande installation photovoltaïque de Suisse, ou plutôt la plus grande installation photovoltaïque de haute montagne dans les Alpes : Gondosolar.

Le promoteur du projet prévoit l’installation de 4500 éléments solaires bifaciaux sur une surface d’environ 100 000 m² au-dessus de Gondo. Chaque élément solaire est composé de 8 modules PV. Les investissements s’élèvent à environ 42 millions de CHF.

Gondosolar fournit nettement plus d’électricité en hiver qu’une installation en plaine

Avec une puissance installée totale de 18 MW, Gondosolar produit environ 23,3 GWh d’électricité et couvre les besoins annuels moyens d’au moins 5200 ménages. En raison de l’altitude, le projet prévu produit environ deux fois plus d’électricité par mètre carré qu’une installation comparable sur le Plateau. De plus, la part hivernale est de 55% et Gondosolar produit quatre fois plus d’électricité hivernale par surface qu’une installation photovoltaïque en plaine. Gondosolar apporte ainsi une contribution importante aux objectifs de développement de la production d’électricité à partir de l’énergie solaire que se sont fixés aussi bien la Confédération que le canton du Valais.

Dès que la procédure d’autorisation sera terminée et que la promesse de subvention de la Confédération aura été obtenue, le projet Gondosolar pourra être construit et entièrement mis en service dans un délai de trois ans. L’idée du projet est en principe soutenue par le canton du Valais. La prochaine étape est la demande d’inscription du projet dans le plan directeur cantonal.

Un projet communautaire avec des promoteurs locaux

Derrière le projet commun se trouvent la commune de Gondo-Zwischbergen, l’exploitant local de la centrale et du réseau, Energie Electrique du Simplon (EES), et l’initiateur du projet, Renato Jordan, qui possède la parcelle sur le site d’Alpjerung, au-dessus de la localité frontalière avec l’Italie.

L’organisme responsable est soutenu par plusieurs partenaires du secteur et de la science, notamment Alpiq et la Haute école zurichoise des sciences appliquées (ZHAW). Alpiq est l’actionnaire principal d’EES et dirige le projet Gondosolar. Le professeur Jürg Rohrer de la ZHAW dispose d’une vaste expérience dans le domaine des installations photovoltaïques de haute altitude et est co-initiateur et exploitant d’une installation pilote alpine à Davos. En outre, les entreprises haut-valaisannes expérimentées Winsun, Stahleinbau, Roccaval, Pronat et Geoformer sont impliquées dans la planification du projet.

Les installations photovoltaïques bifaciales sont des modules photovoltaïques actifs des deux côtés et sont particulièrement efficaces dans les hautes Alpes. Par ailleurs, le rayonnement solaire est nettement plus fort à haute altitude que sur le Plateau suisse et la couverture nuageuse est relativement faible. La réflexion de la lumière solaire par la neige augmente la production et les conditions d’exploitation dues aux basses températures sont également avantageuses. Ces facteurs font que la production totale des installations solaires des hautes Alpes est presque deux fois supérieure à celle des installations PV du Plateau suisse. De plus, sa part hivernale est également nettement plus élevée. Ceci est particulièrement important dans la perspective des mois d’hiver, de plus en plus critiques en termes d’approvisionnement.

Un potentiel de projet phare pour le tournant énergétique

Le site d’Alpjerung, au-dessus de Gondo, est idéal pour l’exploitation de l’énergie solaire. Il ne touche aucune zone protégée et n’est pas non plus considéré comme critique par les experts en ce qui concerne les dangers naturels. L’impact sur l’environnement, la biodiversité et le paysage est comparativement faible. L’installation photovoltaïque au sol prévue n’est visible d’aucune zone habitée. L’évacuation de l’électricité se fera par un câble enterré et par le réseau moyenne tension situé à proximité vers la sous-station existante de Gabi. La construction est réalisée à l’aide d’un téléphérique temporaire à partir de la route nationale à Gondo. Il n’est donc pas nécessaire de construire de nouvelles lignes électriques ou de nouvelles routes.

Une étude de faisabilité approfondie conclut que le projet est non seulement réalisable sur le plan écologique et technique, mais aussi sur le plan économique, à condition que le Parlement fédéral mette en vigueur le modèle de promotion et que Gondosolar obtienne la subvention maximale de 60%.

Plus de pompes à chaleur dans les bâtiments et plus de voitures électriques sur les routes entraîneront à l’avenir une augmentation de la consommation d’électricité. Pour couvrir ces besoins croissants, la Suisse est tributaire d’importations d’électricité, qui présentent toutefois souvent une forte empreinte carbone, car elles proviennent de centrales à gaz ou à charbon.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Empa et de l’Université de Genève montrent, à l’aide de différents scénarios, comment la Suisse peut réduire ces importations d’électricité chargées de CO2 en développant de manière diversifiée les énergies renouvelables.

Le point de départ de la stratégie climatique à long terme de la Suisse est l’objectif net zéro pour 2050, que le Conseil fédéral a décidé en août 2019. De nombreuses stratégies sur cette voie impliquent le remplacement des combustibles fossiles par de l’électricité – dans la mobilité sous forme de véhicules électriques et dans le bâtiment sous forme de pompes à chaleur. En Suisse, l’électricité nécessaire provient aujourd’hui en grande partie de centrales nucléaires et hydrauliques – des technologies à faible empreinte carbone. Mais si l’on considère l’ensemble de l’Europe, la situation est différente : On estime que les centrales électriques fossiles sont responsables d’environ 25% de l’ensemble des émissions des gaz à effet de serre en Europe.

Aujourd’hui déjà, la Suisse est tributaire des importations d’électricité des pays voisins. La part de l’électricité importée représente environ 11%. Si l’on veut maintenir la charge en CO2 du mix électrique suisse à un bas niveau, il est donc nécessaire de regarder de plus près ces importations. Dans une nouvelle étude, les importations d’électricité ont été analysées heure par heure et les émissions de CO2 directes et indirectes de la production d’électricité ont été prises en compte. Alors que l’électricité produite en Suisse génère environ 40g d’équivalents CO2 par kilowattheure, la moyenne de l’ensemble du mix électrique suisse – importations comprises – se situe autour de 108g.

Remplacement de l’électricité nucléaire

En raison de l’augmentation de l’électrification, les chercheurs prévoient un besoin supplémentaire en électricité d’environ 12 TWh par an. Cela représente bien 20% de plus que ce que nous consommons déjà aujourd’hui. Comme le Conseil fédéral prévoit de sortir progressivement de l’énergie nucléaire, la Suisse doit remplacer l’électricité nucléaire. Ce remplacement se fait par des énergies renouvelables, qui n’apparaissent pas de manière régulière et influencent donc à leur tour considérablement la quantité et le moment des importations d’électricité.

Dans ce contexte, les chercheurs ont développé différents scénarios et analysé la composition du mix électrique suisse à l’avenir, afin de minimiser les importations et donc les émissions des gaz à effet de serre liées à l’électricité. L’étude montre que la part d’électricité importée dans le mix électrique suisse augmentera dans tous les cas, et donc aussi les émissions de CO2. Mais malgré cette augmentation des émissions “importées”, l’électrification croissante du chauffage et de la mobilité permettra de réduire jusqu’à 45% les émissions de gaz à effet de serre dans l’ensemble du système énergétique suisse.

Le vent contre la pénurie d’électricité en hiver – et les technologies “Power-to-X”

C’est en hiver que la Suisse continuera à dépendre le plus des importations d’électricité en raison des rendements plus faibles du photovoltaïque. Le scénario qui a obtenu les meilleurs résultats en termes de réduction des émissions dans l’étude prévoit donc, outre un développement de l’énergie solaire à 25 TWh (contre 2,7 TWh actuellement), une part importante d’énergie éolienne d’environ 12 TWh (contre 0,1 TWh actuellement).

Dans tous les scénarios calculés, il faut s’attendre à d’importants excédents d’électricité en été en raison du développement du photovoltaïque. Selon les chercheurs, le plus grand potentiel pour transférer ces excédents en hiver réside dans les technologies “Power-to-X”, qui permettent de transformer l’électricité excédentaire en vecteurs d’énergie chimique stockables tels que l’hydrogène ou le méthane synthétique, ainsi que dans les accumulateurs thermiques tels que les champs de sondes géothermiques.

Quels sont les thèmes qui intéresseront la branche en 2022? L’électricité en tant que principal vecteur énergétique très flexible reste clairement au centre de l’attention. La dynamique croissante résultant de l’injection d’énergie renouvelable et des consommations flexibles nécessite des modèles de marché incitatifs pour soutenir le système, un ajustement avec d’autres sources d’énergie (couplage sectoriel, hydrogène, etc.), mais aussi la maîtrise de l’électrification de notre mobilité ainsi que des chances et risques sans cesse croissants liés à l’avancée de la numérisation. L’exposition présentera de manière exhaustive des solutions et des idées dans ce domaine, et permettra de s’informer rapidement – entre autres, avec les experts en cybersécurité spécialisés dans le secteur de l’énergie qui seront également présents. Ceux qui souhaiteront s’informer à l’avance pourront le faire en participant à l’Electrosuisse Expert Talk du 17.03.2022, un format court en ligne qui débutera à 16h30.

Mais qu’est-ce qui préoccupe le plus le secteur en ce moment? C’est vrai – la sécurité de l’approvisionnement ne fait pas seulement tourner les turbines de pompage-turbinage de plus en plus vite: elle accélère aussi l’agenda du secteur. Il ne s’agit plus de se concentrer sur 2030-2050, mais de s’en préoccuper dans un avenir proche. Que ferons-nous en cas de pénurie d’électricité? Faut-il renforcer les réserves d’énergie hydraulique ou prévoir un délestage en coupant l’alimentation de gros consommateurs? Quelles sont les technologies qui doivent être davantage utilisées ou dont le développement doit être accéléré? Les centrales à gaz doivent-elles servir de solution intermédiaire pour compenser les phases critiques de l’approvisionnement jusqu’à ce que le photovoltaïque, l’éolien, l’hydrogène, l’énergie hydraulique, la gestion intelligente de la charge et le renforcement du réseau soient à même de prendre le relais?

Question après question – vous trouverez les réponses lors des Powertage, que ce soit au cours des forums spécialisés d’Electrosuisse et de l’AES, en dialoguant avec d’excellents représentants de la branche ou en parcourant les stands, nombreux et variés, de la surface d’exposition.

Nous vous tiendrons au courant ici.

Événements d’Electrosuisse relatifs à l’énergie et à la mobilité: en prendre note dès maintenant!

Vous trouverez tous les événements directement sur notre page d’accueil, classés par date. Si vous souhaitez participer en tant qu’orateur ou en tant que partenaire d’exposition, contactez-nous directement selon les indications figurant sur la page de l’événement concerné.

– 16.02.2022 et 16.03.2022 Solaroptimiertes Laden im EFH/MFH (e-mobile online Forum, en allemand)

– 22.02.2022 Elektromobilität in der Installationspraxis (Electrosuisse on Air Webinar, en allemand)

– 23.03.2022 NetzImpuls Aarau: Intelligente Netze und moderne Energie-Marktmodelle (en allemand)

– 03.05.2022 FaktorEnergie Bern: Energie-Engineering für Industrie und Dienstleistungsbetriebe (en allemand)

– 10.05.2022 Bahntagung Luzern: Energie, Traktion und Digitalisierung bis hin zum Fahrgast (en allemand)

– 18.05.2022 Electrosuisse Powerparty 2022, à Zurich-Oerlikon

– 24.05.2022 FRED Lausanne – Forum Romand de l’Eclairage et de la Domotique

– 22.06.2022 Energiezukunft Aarau – Erneuerbare Energien und steuerbare Lasten (en allemand)

Adhésion à Electrosuisse (permet des participations à prix réduit et parfois même gratuites)