1Pomper de l’eau vers un réservoir situé en altitude pendant les périodes où l’électricité est abondante, puis, aux moments où il y en a besoin, la faire chuter au travers de turbines qui produisent de l’énergie électrique, est une idée qui remonte au début du XX^e siècle. Aujourd’hui, elle est toujours aussi actuelle et fait l’objet d’une nouvelle vague de développement. Pour mettre en œuvre ce concept, il faut disposer de deux réservoirs situés à des altitudes différentes, de pompes et de turbines (ou alors, remplissant les deux fonctions, de turbines-pompes réversibles dont les plus récentes sont à vitesse variable), ainsi que de canalisations ou galeries d’amenée de l’eau. Le réservoir supérieur peut recevoir par ailleurs de l’eau d’un bassin-versant ; on parle dans ce cas de station de pompage mixte.

2Le stockage d’énergie par pompage est à ce jour le moyen de stockage stationnaire d’énergie (non embarqué sur un véhicule) le plus utilisé : la capacité mondiale installée en 2010 est d’environ 140 000 MW, dont 21 000 MW aux États-Unis, 45 000 en Asie et 46 000 en Europe. En France, il y a 6 stations de pompage (ou STEP, Stations de Transfert d’Énergie par Pompage) totalisant 4 900 MW ; la plus récente est celle de Grand Maison, mise en service par EDF en 1985. Avec 1 160 MW en pompage et 1 790 MW en turbinage, elle reste aujourd’hui la plus puissante d’Europe.

3Le pompage est le moyen de stockage d’énergie qui a le meilleur rendement, environ 80 %. Ce dernier est le produit du rendement des turbines (qui peut atteindre maintenant jusqu’à 95 % dans les conditions optimales de fonctionnement) et de celui des pompes, tenant compte aussi des pertes d’énergie dans les conduites d’amenée d’eau. C’est également le moyen de stockage le plus économique, pourvu que l’on dispose de sites appropriés. Il faut en effet pouvoir aménager ou utiliser deux lacs avec une différence d’altitude, ou bien un lac au-dessus de la mer : c’est le cas des « STEP marines » pour lesquels la mer joue le rôle du réservoir inférieur – technologie encore peu développée mais prometteuse. Augmenter la capacité d’un site existant ou équiper de pompage une installation hydroélectrique déjà en service revient toujours moins cher que de construire un site nouveau.

4Au-delà de son usage premier qui est de permettre de « stocker » l’électricité pour l’utiliser aux heures où l’on en a besoin, le stockage d’énergie par pompage participe aux « services système* » – notamment aux services de réglage de fréquence* et de tension sur le réseau électrique* – et constitue un secours en cas de problèmes sur le réseau : ajustement rapide de la puissance produite en cas de défaillance des moyens de production ou redémarrage du système électrique* après un « black-out* ». Il permet également de stocker l’énergie sur des grandes périodes de temps. Il est actuellement en fort développement pour contribuer à compenser l’intermittence des énergies renouvelables solaire et éolienne, et de plus en plus d’usines de pompage et turbinage sont installées en Autriche, en Suisse, au Portugal. La Norvège, grâce à ses nombreux lacs en altitude, représente un potentiel important pour développer ce moyen de stockage d’énergie. Hors d’Europe, la Chine se distingue aussi par un programme de développement massif d’usines de pompage et turbinage.