Flexibilité et stockage : des clés pour la transition énergétique. Quel avenir pour le pompage-turbinage en Belgique ?

Cette conférence consacrée au déploiement de nouvelles stations de transfert d'énergie par pompage (STEP) en Belgique a réuni trois experts pour aborder les dimensions techniques, territoriales et juridiques de cette technologie de stockage essentielle à la transition énergétique.

Sébastien Erpicum, Professeur Associé à la Faculté des Sciences Appliquées (ArGEnCo) de l’ULiège, a introduit le sujet en définissant la STEP comme une infrastructure composée de deux réservoirs situés à des altitudes différentes, reliés par une conduite forcée et une centrale équipée de pompes et de turbines. Le principe de fonctionnement repose sur la conversion de l'énergie : en période de forte demande, l'énergie potentielle de l’eau qui descend du bassin supérieur vers le bassin inférieur est transformée en énergie mécanique dans  les turbines puis en électricité dans les générateurs ; à l'inverse, lors d'un excédent de production sur le réseau, l'eau est pompée vers le réservoir haut pour stocker l'énergie sous forme potentielle. Cette technologie se distingue de l'hydroélectricité classique par son fonctionnement alterné en pompage puis turbinage, souvent en circuit fermé et donc indépendamment des cours d'eau naturels grâce à des réservoirs artificiels. Les paramètres critiques d'une STEP sont sa capacité énergétique, déterminée par le volume d'eau et la hauteur de chute, ainsi que sa puissance, qui dépend du débit choisi lors du dimensionnement des machines. Avec un rendement de cycle compris entre 70 et 80 %, les STEP représentent historiquement le moyen de stockage d’électricité le plus utilisé au monde, offrant une grande longévité (de l’ordre de de 60 ans pour les équipements électromécaniques et plus d'un siècle pour le génie civil) et une réactivité exceptionnelle, capable de fournir une puissance massive en quelques minutes. En Belgique, les centrales de Coo (1080 MW - 5h) et de la Plate Taille (140 MW - 6h), construites dans les années 1970 pour équilibrer le parc nucléaire, illustrent la robustesse de cette solution qui s'adapte aujourd'hui aux cycles plus courts imposés par l'intermittence du solaire et de l'éolien.

François Tamigneaux, Project Manager à l’ICEDD (Institut de Conseil et d'Études en Développement Durable), a ensuite détaillé la méthodologie de l'inventaire réalisé pour identifier le potentiel résiduel de nouvelles STEP sur le territoire belge. Cette étude repose sur un cadre strict de contraintes techniques, économiques et réglementaires. Pour garantir une rentabilité industrielle, l'étude a ciblé des sites d'une capacité minimale de 25 MWh, avec une hauteur de chute d'au moins 50 mètres et des réservoirs d'une surface minimale d'un hectare. Un autre critère physique important est le ratio entre la distance horizontale et la hauteur de chute, limité à 10 pour minimiser les pertes de charge, tandis que la pente du terrain ne doit pas excéder 10 % pour limiter les coûts de terrassement. L'approche cartographique a utilisé un indice de position topographique (TPI) pour isoler les zones présentant les dénivelés les plus favorables, faisant ressortir les vallées de la Semois, de la Meuse, de l'Ourthe et de l'Amblève. Pour affiner ces résultats, l'ICEDD a appliqué un filtre d'exclusion basé sur l'affectation du sol, écartant entre autres, les zones Natura 2000, les réserves naturelles, les zones d'habitat et les sites militaires. Seules les « zones blanches », exemptes de contraintes majeures, ont été conservées, tout en réintégrant des sites prioritaires comme les friches industrielles, les carrières à ciel ouvert et les voies navigables pouvant servir de bassin inférieur. Hors des 414 sites identifiés en Wallonie à l’issue de l’inventaire, 19 sites ont été visités et ont fait l’objet de la rédaction d’une fiche descriptive et parmi lesquels 17 sites ont été jugés pertinents. Ces derniers  représentent une puissance cumulée de 820 MW et une capacité de stockage de 3840 MWh. Ces sites, principalement de petite et moyenne taille (25 à 100 MWh), confirment l'existence d'un potentiel technique réel en Wallonie, notamment autour de Liège et de la Basse-Meuse.

Guy Block, Avocat Associé chez Janson, a complété l'analyse en explorant les enjeux économiques et le cadre juridique pas encore adapté à ces infrastructures. Il souligne que l'intérêt des STEP est aujourd'hui porté par une volatilité extrême des prix de l'électricité liée au renouvelable. Ce contexte rend le stockage par pompage particulièrement rentable car les opérateurs sont payés pour stocker l'électricité quand le prix de l’électricité est bon marché et de la revendre lors des pics de demande. Cependant, le cadre réglementaire européen et belge reste complexe. L'Europe définit le stockage de manière purement technique (article 2, 59° de la directive (UE) 2019/944 du 5 juin 2019). En Belgique, bien que le stockage bénéficie de certaines dispenses de frais de transport, la législation environnementale ne prévoit pas de rubrique spécifique pour les STEP, obligeant les porteurs de projet à se rabattre sur les rubriques liées à la « production d'électricité », et plus précisément aux centrales hydroélectriques. Pour faciliter l'implantation des STEP, Guy Block suggère d'invoquer la notion d'intérêt général liée à la sécurité d'approvisionnement, à la flexibilité et à la stabilité du réseau et à l'intégration indirecte des énergies renouvelables afin d'obtenir des dérogations aux plans de secteur. Il mentionne également les « zones d'accélération des énergies renouvelables (ZAER) » et les « zones spécifiques » issues de la directive (UE) 2023/2413, qui pourraient simplifier les procédures de permis en réduisant les études d'incidences répétitives. Enfin, l’intégration des STEP dans les communautés d’énergie, issues notamment du décret du 12 avril 2001 (tel que modifié le 5 mai 2022) et de l’AGW du 17 mars 2023 relatif aux communautés d’énergie et au partage d’énergie, est un levier intéressant, tant pour renforcer l’acceptabilité locale par une participation ouverte et une gouvernance collective que pour positionner ces installations comme des outils de flexibilité au service des membres.

En conclusion, Sébastien Erpicum a présenté le projet de recherche STEPinBel (2025-2028), financé par le fonds de transition énergétique fédéral, qui réunit l'ULiège, l'ICEDD, Janson, ainsi que des partenaires industriels et des coopératives citoyennes. Ce projet vise à améliorer et étendre l'inventaire à l’échelle nationale et à réaliser des études de faisabilité approfondies sur trois à six sites sélectionnés, en intégrant les dimensions techniques, économiques, environnementales et l'acceptabilité sociétale. L'objectif est de définir, d'ici 2028, les conditions concrètes sous lesquelles de nouvelles STEP de petite et moyenne puissance pourront être construites en Belgique pour soutenir la flexibilité du réseau électrique du futur.

Pour plus d’info : www.stepinbel.be 

Ce compte-rendu a été rédigé avec l’aide de l’IA.