Quand on parle de stockage d’énergie, les batteries captent toute la lumière médiatique. Pourtant, la France dispose depuis des décennies d’une infrastructure de stockage d’une puissance colossale, largement méconnue du grand public : les stations de transfert d’énergie par pompage, ou STEP. Avec 5 GW de puissance installée, ces cathédrales hydrauliques représentent aujourd’hui plus de 90 % de la capacité de stockage d’électricité française. Tour d’horizon d’un pilier oublié du système électrique, qui pourrait bien retrouver toute sa pertinence dans le monde de demain.
Comment fonctionne une STEP ?
Le principe d’une station de transfert d’énergie par pompage est d’une élégante simplicité. L’installation comprend deux bassins d’eau situés à des altitudes différentes, reliés par des conduites forcées et des turbines réversibles. Quand l’électricité est abondante et bon marché — typiquement la nuit ou lors de pics de production renouvelable —, l’eau est pompée du bassin inférieur vers le bassin supérieur, stockant ainsi l’énergie sous forme d’énergie potentielle gravitaire.
Lorsque la demande d’électricité augmente et que les prix montent, l’eau est relâchée du bassin supérieur vers le bassin inférieur à travers des turbines qui entraînent des alternateurs et produisent de l’électricité. C’est le même principe qu’un barrage hydroélectrique classique, à la différence que l’eau est recyclée en circuit fermé.
Le rendement global d’un cycle pompage-turbinage se situe entre 70 et 85 %, selon la technologie et l’âge de l’installation. Autrement dit, pour 100 MWh d’électricité consommée au pompage, on récupère entre 70 et 85 MWh à la turbine. C’est moins que les batteries lithium-ion (90-95 %), mais les STEP compensent largement par leur capacité de stockage, qui se mesure en dizaines de gigawattheures — des ordres de grandeur inaccessibles aux batteries.
Les grandes STEP françaises : un patrimoine industriel unique
La France compte six STEP majeures, toutes exploitées par EDF, principalement situées dans les Alpes et les Pyrénées. Ensemble, elles totalisent une puissance de 5 GW et une capacité de stockage d’environ 180 GWh.
Grand’Maison, en Isère, est la plus puissante de France et l’une des plus grandes d’Europe. Avec 1 800 MW de puissance installée et un dénivelé de 955 mètres entre le lac de Grand’Maison (bassin supérieur, 137 millions de m³) et le bassin du Verney, elle peut produire l’équivalent de la consommation de la ville de Lyon pendant plusieurs heures. Mise en service en 1985, elle reste un pilier du système électrique français pour la gestion des pointes de demande.
Super-Bissorte, en Savoie, offre 730 MW avec un dénivelé exceptionnel de 1 200 mètres — l’un des plus élevés au monde pour une STEP. La Coche, également en Savoie, dispose de 320 MW et fait l’objet de travaux de modernisation pour augmenter sa puissance et sa flexibilité. Montézic, dans l’Aveyron, est la grande STEP du sud de la France avec 920 MW, construite en souterrain dans un plateau granitique. Revin, dans les Ardennes, avec 800 MW, est la seule grande STEP du nord de la France, située sur la Meuse.
À ces installations majeures s’ajoutent plusieurs STEP de plus petite taille et de nombreux aménagements hydroélectriques mixtes intégrant une composante pompage. Au total, comme le détaille Révolution Énergétique, le parc STEP français figure parmi les plus importants d’Europe, derrière l’Autriche et la Suisse proportionnellement à la consommation, mais en valeur absolue au niveau des meilleurs.
STEP et BESS : concurrents ou complémentaires ?
L’essor spectaculaire du stockage par batteries pose légitimement la question de l’avenir des STEP. Les deux technologies sont-elles en concurrence ? La réponse est sans ambiguïté : elles sont profondément complémentaires, car elles ne remplissent pas les mêmes fonctions sur des échelles de temps différentes.
Les batteries de type BESS excellent pour le stockage de courte durée (30 minutes à 4 heures) : régulation de fréquence, réserve rapide, lissage infra-horaire de la production renouvelable. Leur temps de réponse se mesure en millisecondes. En revanche, leur capacité de stockage reste limitée à quelques centaines de mégawattheures pour les plus grandes installations.
Les STEP opèrent sur une échelle radicalement différente. Elles sont conçues pour le stockage de moyenne à longue durée (6 à 24 heures), le transfert d’énergie entre les creux de nuit et les pointes de jour, et la gestion des surplus saisonniers. Une seule STEP comme Grand’Maison peut stocker l’équivalent de la production quotidienne de deux réacteurs nucléaires. Aucune installation de batteries ne peut approcher ces volumes.
Dans le scénario Futurs Énergétiques 2050 de RTE, les STEP jouent un rôle central dans tous les scénarios de mix électrique. Même dans le scénario le plus nucléarisé (N03), RTE prévoit le maintien et le renforcement des capacités STEP existantes, complétées par un déploiement massif de batteries pour les services de court terme.
Quels développements pour demain ?
EDF étudie plusieurs projets de nouvelles STEP ou d’extension de STEP existantes. La modernisation de La Coche, en cours, prévoit l’ajout d’une turbine de 240 MW de type « à vitesse variable », capable de moduler finement sa puissance de pompage — une fonctionnalité essentielle pour le couplage avec les énergies renouvelables intermittentes, qui n’existait pas sur les STEP de première génération.
Le concept de STEP marines — utilisant la mer comme bassin inférieur — ouvre de nouvelles perspectives pour les territoires littoraux et insulaires. Des projets sont à l’étude à La Réunion, en Guadeloupe et sur les côtes méditerranéennes. Le potentiel est immense : les falaises et reliefs côtiers offrent des dénivelés naturels, et le bassin inférieur (la mer) est illimité.
Les principaux obstacles au développement de nouvelles STEP sont d’ordre réglementaire et environnemental. La construction d’un nouveau bassin de retenue implique des études d’impact longues (5 à 10 ans), l’accord des populations locales, et des procédures administratives complexes. Le cadre réglementaire de la concession hydraulique — les STEP étant des ouvrages concédés par l’État — ajoute une couche d’incertitude juridique. Le débat sur le renouvellement des concessions hydroélectriques, qui oppose la France à la Commission européenne depuis des années, concerne directement les STEP.
Comme le rappelle notre guide complet sur les énergies pilotables, les STEP incarnent par excellence le concept de pilotabilité : une source d’énergie disponible à la demande, capable de monter en puissance en quelques minutes et de stocker massivement l’électricité excédentaire.
Ce qu’il faut retenir
Les STEP sont le pilier historique — et toujours dominant — du stockage d’électricité en France. Avec 5 GW de puissance et 180 GWh de capacité, les six grandes stations françaises (Grand’Maison, Montézic, Revin, Super-Bissorte, La Coche, et leurs consœurs) représentent un patrimoine industriel irremplaçable. Loin d’être rendues obsolètes par les batteries, les STEP sont complémentaires des BESS : les premières pour le stockage massif et la gestion journalière, les secondes pour la flexibilité rapide et les services au réseau. RTE les intègre dans tous ses scénarios de transition énergétique. Le défi est désormais de moderniser le parc existant, d’en faciliter l’extension, et d’explorer de nouvelles configurations — comme les STEP marines — pour répondre aux besoins croissants de flexibilité du système électrique.
