FR 2001885 A1 19691003 FR 6903474 A 19690213 69 03474 i 2001885 Il est bien connu que le coût et le rendement de la production de puissance électrique peuvent être améliorés dans certaines régions par un fonctionnement complémentaire de systèmes générateurs primaires et auxiliaires, lorsqu'une demande 5 irrégulière impose un faible facteur de charge à un système générateur unique, un système générateur auxiliaire plus petit est fréquemment utilisé pour améliorer ce facteur de charge et le rendement du système primaire qui fournit la plus grande partie de la charge. Un tel système fournit un appoint d'énergie 10 pendant les périodes de pointe et constitue une réserve intéressante et une source de secours. Diverses sources d'énergie sont utilisées pour entraîner les sytèmes générateurs auxiliaires, parmi lesquelles le pompage et l'emmagasinage d'eau ou d'air comprimé. L'énergie électrique à bas prix est utilisée pour 15 refouler de l'eau dans un réservoir élevé ou pour comprimer de l'air dans des cavités salines souterraines creuses, l'eau élevée ou l'air comprimé emmagasinés servent ultérieurement de sources d'énergie pour l'entraînement des systèmes'générateurs d'électricité pendant les périodes de pointe,» la puissance auxi-20 liaire résultante est donc produite à un coût spécifique supérieur au coût normal à cause des pertes de conversion, mais le système intégré permet cependant une économie globale sur le prix de revient, l'emploi de systèmes combinés comprenant une centrale thermique et un système générateur auxiliaire emmagasi-25 nant de l'eau par pompage a permis une réduction du prix de revient de l'énergie allant jusqu'à 50 fo. Les économies résultent de l'amélioration du facteur de charge du générateur primaire, de la disponibilité de réserves importantes utilisables immédiatement à la demande et de la possibilité de différer l'extension 50 du système générateur de base, les systèmes auxiliaires emmagasinant de l'énergie peuvent accomplir une fonction supplémentaire précieuse en absorbant le surplus d'énergie pendant les variations brutales de la charge pour maintenir la stabilité en fréquence du réseau électrique connecté au système générateur -35 primaire. Un autre point important est la valeur inestimable des systèmes auxiliaires comme générateurs de secours en cas de panne. 69 03474 2 2001885 Selon un aspect de l'invention, les nappes artésiennes souterraines ou les réservoirs naturels d'hydrocarbures liquides ou gazeux, c'est-à-dire les formations rocheuses poreuses présentant une porosité et une.perméabilité relativement élevées peuvent être 5 utilisées comme réservoirs dans lesquels de l'air ou un autre gaz comprimé peut être injecté, conservé et récupéré ultérieurement» Les pores de ces réservoirs sont généralement occupés par de l'eau qui peut être déplacée par l'injection de gaz comprimé à une pression légèrement supérieure à la pression hydrostatique 10 naturelle. Les réservoirs de ce type sont connus et peuvent emmagasiner des dizaines de milliers de mètres cubes, le gaz pouvant être injecté ou prélevé à une pression relativement constante régulée par la pression hydrostatique naturelle de la formation géologique. Le réservoir agit comme une grande chambre 15 élastique se dilatant et se contractant selon le volume du gas grâce au déplacement de l'eau provoqué par l'injection et le prélèvement du gaz. Le gaz peut ainsi être comprimé et emmagasiné pendant les périodes de faible demande électrique ou lorsque l'on dispose d'énergie électrique à bas prix, puis prélevé sou? 20 une pression sensiblement constante pendant les périodes de forte demande électrique pour entraîner un moteur et une génératrice électrique ou pour assurer d'autres fonctions industrielles ou chimiques. Le coût de la construction du système générateur secondaire d'énergie est considérablement réduit, en comparaison 25 avec les procédés actuels consistant soit à construire un réservoir en surface, par exemple pour le pompage hydraulique destiné aux groupes générateurs de pointe, soit à creuser un réservoir souterrain d'air comprimé dans des formations salines. Les sites appropriés pour la création de tels systèmes d'emmagasinage d'éner-30 gie et de génération secondaire sont limités à des régions dans lesquelles existent des conditions favorables, mais qui sont cependant beaucoup plus abondants et mieux répartis géogra-phiquement que les sites propres au pompage hydraulique ou au. pompage d'air comprimé dans des cavités salines. Lorsque les 35 conditions favorables sont réunies quant aux emplacements de la centrale électrique primaire, de la station génératrice secondaire de courant par emmagasinage et du centre de charge, la 69 03474 3 2001885 présente invention permet des économies en améliorant le facteur de charge des systèmes de distribution existants et en permettant de différer la construction de systèmes de distribution supplémentaires. Les pressions de réservoir utilisables dans le cadre 5 de la présente invention vont de 2,8 à 210 kg/cm . Selon un autre aspect de la présente invention, l'énergie est emmagasinée pendant les périodes de faible demande d'une centrale électrique principale en utilisant l'excès de puissance disponible pour comprimer un gaz tel que l'air et l'in-10 jecter dans une cavité saline souterraine ou autre réservoir, imperméables au gaz. La cavité est en communication avec un réservoir d'eau construit à la surface du sol pour appliquer la pression hydrostatique de l'eau du réservoir au gaz contenu dans la cavité. Lorsque la demande d'énergie est forte, le gaz 15 est prélevé dans la cavité souterraine sous la pression hydrostatique de l'eau et sert à entraîner un moteur à air ou autre dispositif auxiliaire d'entraînement primaire qui, à son tour, entraîne un générateur. Le réservoir de gaz est ainsi maintenu à une pression sensiblement constante. 20 D'autres caractéristiques et avantages de la présente in vention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, deux formes de réalisation de la présente invention. 25 Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique en partie élévation et en partie en coupe verticale illustrant une forme de réalisation de l'invention dans laquelle l'injection et le prélèvement du gaz se font par des puits séparés ; 30 - la figure 2 est une vue similaire dans laquelle un même puits est utilisé pour l'injection et le prélèvement du gaz ; '- la figure 3 est une vue en élévation illustrant schémati-. quement le procédé d'emmagasinage du gaz dans une cavité saline souterraine sous la pression hydrostatique d'un réservoir d'eau •35 construit à la surface du sol, la figure illustrant la phase de pompage de l'air comprimé dans la cavité ; et 69 03474 4 2001885 - la figure 4 est une autre vue en élévation similaire à celle de la figure 3> sauf qu'elle illustre la cavité saline pendant la phase de restitution du gaz qui entraîne un ou plusieurs moteurs à air auxiliaires pour faire fonctionner des 5 générateurs électriques. Sur la figure 1, la référence 1 indique un réservoir souterrain de porosité et de perméabilité relativement grandes» le réservoir peut être une formation aquifère sans pétrole, c'est-à-dire un dôme ou anticlinal géologique n'ayant pas pro-10 duit une quantité commerciale de pétrole ou de gaz avant l'opération d'emmagasinage, ou être un champ pétrolifère dont le pétrole ou le gaz naturel ont été épuisés. La caractéristique essentielle du réservoir d'emmagasinage aquifère est d'être recouvert d'une couche rocheuse étanche ou chapeau pour éviter les 15 fuites de gaz. Une description de réservoirs d'emmagasinage de gaz appropriés et des procédés permettant leur évaluation est donnée dans un article nS SPE 162, intitulé "Evaluation of Underground G-as Storage conditions in Aquifers through Investigation of Groundwater in Hydrology", publié par la société des 20 ingénieurs pétroliers AIME au cours du trentième congrès annuel d'automne à Dallas, Texas, U.S.A., en Octobre 1961. Les caractéristiques imposées aux réservoirs souterrains de stockage peuvent être trouvées dans la circulaire du Bureau U.S. des Mines, 77654, section XXV, intitulée "Underground Storage of 25 Storage of Natural Gas in Coal-Mining Areas", par Wheeler et Eckard, particulièrement aux pages 6 et 7. Il est préférable, mais non essentiel. , que la roche réservoir poreuse confinée soit du type généralement appelé "sable aquifère", c'est-à-dire que le réservoir communique librement avec un système hydrolo-30 gique confiné sous une pression hydrostatique. Le stockage du gaz dans les réservoirs constitués par du sable aquifère, décrit par Douglas Bail et Peter Burnett dans un article intitulé "Storage of Gas in Water Sands", pages 68 à 72 de la revue "Mines Magazine", volume 49, novembre 1959, est particulièrement 35 souhaitable à cause de l'effet régulateur de pression du système hydrologique. Dans les emplacements d'emmagasinage où les structures géologiques se poursuivent à travers plusieurs épaisseurs de couches, diverses couches réservoirs peuvent exister et 69 03474 5 2001885 permettre l'emmagasinage simultané dans plusieurs couches. Lorsque l'on utilise un stockage par zones multiples, il peut être avantageux, pour améliorer ou maintenir le rendement du système, d'effectuer des échanges ou des recyclages de gaz d'une zone à 5 l'autre. Dans un emmagasinage par zones multiples, l'air, ou un autre gaz approprié, est comprimé et emmagasiné dans un réservoir aquifère à "basse pression, sous une pression hydrostatique com- 2 prise entre 2,8 et 10,5 kg/cm . Cet air est ensuite comprimé en- 2 tre 5j6 et 105 kg/cm en utilisant l'excès de puissance électri-10 que pendant les périodes creuses ou de faible charge, et transféré à pression sensiblement constante, pour y être emmagasiné, dans un réservoir aquifère où la pression hydrostatique est du même ordre. L'air du réservoir à haute pression sert à entraîner le moteur à air, et l'air qui en sort après détente est ramené 15 au réservoir à basse pression, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n2 2.942.411. L'emploi de réservoirs de stockage à plusieurs zones à différentes pressions permet d'éviter la compression et la détente à plusieurs étages, de réduire le coût de l'équipement et d'en augmenter le rendement. Un tel 20 système de stockage souterrain de gaz à zones multiples est exploité à Herscher, dans l'Illinois, par la Oie "Raturai G-as Storage Company" et décrit dans un article intitulé "Underground Storage of Raturai G-as in Illinois", par Alfred H. Bell, publié dans "Illinois State Geological Survey", 1961, circulaire 318. 25 Sur la figure 1, la référence 3 désigne le dôme rocheux constitué par des schistes ou d'autres roches imperméables au gaz, qui surmonte le réservoir de stockage aquifère ou autre. Le puits d'injection porte la référence 5 et le puits de prélèvement ou de sortie la référence 7. L'air ou le gaz est acheminé 30 par une conduite 9 au compresseur 11 et injecté par le puits 5 sous une pression suffisante pour surmonter la pression hydrostatique du réservoir. Par exemple, si la pression hydrostatique 2 du réservoir est 17,6 kg/cm , l'air est injecté à une pression dépassant suffisamment cette valeur pour provoquer le déplaee-35 ment de l'eau. Généralement, une pression dépassant de tO fa la valeur de la pression hydrostatique est suffisante. Le compresseur d'air 11 est entraîné par l'électricité fournie par une centrale hydro-électrique ou thermique. En 69 03474 6 2001885 ■pratique, l'air n'est comprimé et injecté par le puits 5 que pendant les périodes creuses, lorsque la demande d'électricité est inférieure à la capacité de production de la centrale. L'air emmagasiné dans le réservoir 1 sous la pression 5 hydrostatique existante est récupéré à volonté par le puits 7. Le prélèvement peut se faire simultanément à l'injection ou seulement pendant les périodes où l'air n'est pas injecté, selon l'utilisation que l'on fait de l'air comprimé. L'air peut être prélevé à tout moment selon les besoins de la charge, par 10 exemple lorsqu'il est utilisé à des fins autres que la production d'énergie électrique, telles que le transfert de chaleur, l'alimentation de fours de fusion d'acier, le refroidissement et la combustion dans des turbines à gaz. L'autre part, si l'air sert à entraîner des génératrices électriques auxiliaires 15 pendant les périodes de pointe, il n'est prélevé que pendant les périodes de fortes charges lorsque l'air n'est pas injecté par le puits 5> étant donné que toute la capacité de production d'électricité de la centrale est nécessaire pour satisfaire à la demande en courant et n'est donc pas disponible pour compri-20 mer de l'air pour l'injecter dans le réservoir. Lorsque le système sert d'appoint à une centrale hydro-électrique, thermique ou diesel, l'injection et le prélèvement de gaz peuvent s'effectuer par un même puits. L'air ou le gaz prélevé par le puits 7 peut être utilisé 25 pour entraîner un moteur 13 tel qu'une turbine ou un moteur à air qui, à son tour, effectue un travail utile ou entraîne une génératrice électrique d'appoint 15. Des moteurs à air appropriés à l'entraînement de génératrices électriques sont décrits aux pages 275 à 305 d'un volume intitulé "Compressed Air Plant", 30 5ème édition, par Robert Pelle, publié en 1930 par John Wiley & Sons,. ETew York» Dans une variante du procédé décrit, on peut utiliser, selon la figure 2, un même puits 16 pour l'injection et le prélèvement du gaz comprimé et un groupe moto-compresseur- à air 17 35 servant à la fois à la compression et à la détente du gaz pour entraîner la génératrice "F 5- Un tel dispositif dans lequel un rotor hélicoïdal sert à la fois de compresseur d'air et de moteur à air pour entraîner la génératrice est décrit par Whitehcuse 69 03474 7 2001885 Ocuneil & Martinez, dans "Peaking Power With Air", Power Engineering, janvier 1968, pages 50 à 52. Des couches rocheuses ayant une porosité comprise entre 6 et 40 io et une perméabilité comprise entre 5 millidarcys et 5 50.000 millidarcys sont utilisables selon la présente invention. La formation géologique doit être suffisamment étendue et épaisse pour emmagasiner la quantité de gaz nécessaire à l'alimentation de l'équipement auxiliaire d'une centrale particulière. De tels réservoirs peuvent être constitués par des couches de grès poli 0 reux et perméables, des formations récifales, de brèches réci-fales, limitées au moins supérieurement par une couche imperméable. le réservoir doit être de nature telle que le déplacement latéral de l'air comprimé ou du gaz soit suffisamment limité pour qu'il puisse être récupéré. Cette limitation latérale se 15 rencontre dans le cas de plissements, d'anticlinaux, de failles ou de rétrécissements de couche perméables de récifs ou de brèches récifales ou, occasionnellement, dans le cas de formations horizontales sans anticlinaux. Gomme on l'a vu précédemment, il est préférable, selon 20 l'invention, que le réservoir souterrain soit d'un volume suffisant pour emmagasiner des quaitités de gaz permettant d'accroître au maximum le rendement de la centrale électrique intégrée sans que les pertes de charge soient accrues de manière importante pendant le prélèvement. 25 l'invention décrite présente les avantages suivants sur le procédé utilisant l'énergie électrique en excès pour pomper dans des réservoirs en hauteur de l'eau qui est ensuite utilisée dans des turbines hydrauliques : (a) L'invention peut être utilisée en l'absence d'un relief 30 topographique adéquat nécessaire dans le système par élévation de l'eau pour obtenir la hauteur piézométrique nécessaire au fonctionnement de la turbine. (b) Les réservoirs d'eau au-dessus de la surface du sol sont fréquemment coûteux et difficiles à construire et à rendre 35 étanches et donnent lieu à des pertes par évaporation, alors que les réservoirs souterrains se trouvent dans de nombreuses régions très dispersées des Etats-Unis* L'eau étant parfois rare, deux réservoirs de surface sont généralement nécessaires, le premier 69 03474 8 2001885 à un niveau élevé et le second à un niveau plus bas pour que l'eau soit emmagasinée et facilement disponible. Un système d'appoint par emmagasinage d'air ne nécessite par contre qu'un seul réservoir car l'air atmosphérique est partout disponible. 5 En outre, il est pratique d'utiliser un réservoir à une certaine distance de la centrale génératrice puisque le gaz peut être acheminé facilement par des conduites du réservoir à la centrale électrique. (c) Dans certaines régions où l'on produit de l'énergie 10 électrique, l'alimentation en eau peut être insuffisante pour le système d'emmagasinage dans un réservoir de surface élevé. (d) L'air ou le gaz étant extrait du réservoir à une pression hydrostatique sensiblement constante, il est possible d'utiliser pratiquement tout le gaz du réservoir pour entraîner 15 les moteurs à air. Ce fait permet l'emploi de cavités plus petites et nécessite des investissements moindres que si le gaz était extrait à une pression graduellement décroissante et, en conséquence, une partie du gaz emmagasiné seulement peut être utilisée puisque le prélèvement de gaz doit être interrompu quand 20 la pression tombe au-dessous de la pression de fonctionnement des moteurs à air. (e) Outre tous les avantages mentionnés précédemment, l'invention vise un réservoir qui se dilate et se contracte automatiquement au volume désiré, sans variation sensible de la 25 pression. Bien que le réservoir du type aquifère soit beaucoup moins cher que le stockage dans des cavités salines obtenues par lavage dans des lits de sel ou des roches salines surmontées d'un dôme, ce type de stockage en cavité selon l'invention présente 30 des avantages économiques considérables sur tous les procédés actuels de stockage dans les cavités salines et constitue donc un procédé souhaitable pour produire de l'énergie par des génératrices auxiliaires dans les sites où il n'existe pas de réservoir aquifère-naturel, mais où il existe des lits ou des 35 dômes salins. Le stockage du genre aquifère selon la présente invention a pour avantage, par rapport aux procédés actuels employant des cavités "salines", formées dans le sol par creusage ou lavage 69 03474 9 2001885 de sels, comme réservoirs de stockage, que l'air ou le gaz doit, dans le second cas, être pompé dans un réservoir de volume fixe qui est sensiblement à la pression atmosphérique et qu'il en résulte une perte de pression jusqu'au moment où une quantité suf-5 fisante de gaz est introduite par pompage pour rendre la pression égale à la pression d'injection. Il faut soit pomper du gas dans la cavité jusqu'à une pression considérablement supérieure à la pression requise d'alimentation des génératrices, soit n'utiliser qu'une faible portion du gaz emmagasiné à cause de 10 la chute rapide de pression au moment du prélèvement du gaz de la cavité. D'autre part, lorsque le gaz est emmagasiné sous la pression hydrostatique naturelle, la pression de ce dernier a une valeur déterminée appropriée pour l'entraînement de turbines à gaz, de moteurs à air ou de génératrices électriques, et l'in-15 jection et le prélèvement du gaz dans la roche ne modifient pas sensiblement la pression dans le réservoir. Les exemples suivants illustrent le coût d'un réservoir de gaz réalisé dans une formation aquifère souterraine pour alimenter une installation génératrice auxiliaire en période 20 de pointe. On prend comme valeurs : Pression de travail 50,3 kg/cm (jauge) Prélèvement journalier 3 en pointe 18,403 millions de m 2 25 Poids spécifique de l'air 1,2 kg/ m Poids de 18,408.106 m5 d'air = 18,408 x 10° x 1,2 = 22,1 6 x 1.0 kg/ jour Poids moyen d'air nécessaire par heure : 22,1 x 10^ = 0,923 x 10^ kg/heure 24 Pression différentielle de détente : 49}2tô kg/m. (pression du 2 2 gaz au-dessus de la pression atmosphérique) x 10.000 (cm /m ) divisé par 1,2 (poids de 1 m de gaz) = 0,439 x 10 mètres de gaz. 3 Puissance moyenne fournie par 1 m de gaz pour un rendement de 30 35 70 B/o = 69 03474 10 2001885 0,923 x 106 = 1,051 x 10 6 60 (min/heure) x Puissance moyenne en kw = 1,051 x 10^ x 0,735 = 772.000 kw. 5 Un réservoir peut être utilisé dans des conditions de sécurité pour un rapport compris entre 0,3 et 9 à 1 du gaz comprimé au gaz travaillant. Ainsi, en utilisant le réservoir trois heures par jour pour fournir une puissance auxiliaire, il faut prélever : 15 le stockage de gaz dans des réservoirs de ce type), le coût du réservoir se situe approximativement à 2.150.000 F, soit environ 2,90 E par kw, à comparer avec 40 % de. 425 à 750 ]? par kw (chiffres publiés) pour la construction des réservoirs de stockage hydraulique. 20 Sur les figures 3 et 4, la référence 21 indique un puits allant de la surface du sol à une cavité 23 formée dans une roche souterraine imperméable ou formation saline 25. La cavité 23 peut être creusée mécaniquement ou en extrayant le sel de la couche par solubilité. Le puits est garni intérieurement d'un 25 tubage 26 résistant à la corrosion, qui peut être en acier ou en une autre matière appropriée et est cimenté en place. Une tuyauterie 27 descend de la surface au fond de la cavité 23 par le puits 21. Un réservoir d'eau 29 est construit à la surface du sol de manière que l'extrémité supérieure de la tuyauterie 27 30 débouche dans sa partie inférieure. La capacité du réservoir d'eau est de préférence du même ordre que celle du réservoir de gaz, bien qu'elle puisse, être supérieure ou inférieure. Le volume de l'excavation à gaz dépend des besoins en puissance auxiliaire. 35 L'extrémité supérieure du puits 21 est colmatée et reliée par une conduite 31 portant une vanne 33 à un moteur 35 entraîné 10 18,408 , 3 —2 = 2,3 millions de m 8 de gaz, ce qui nécessite une capacité de réservoir de l'ordre 3 de 23 millions de m . En tenant compte du coût de stockage qui est d'environ 93 E par millier de m (ce prix a été publié pour 69 03474 2001885 par de l'air comprimé. Il est préférable d'utiliser un groupe moto-compresseur réversible servant également à l'injection de l'air comprimé dans la cavité souterraine ou réservoir de stockage, le compresseur d'air 35 entraîne un groupe moteur-5 génératrice 37 qui produit l'électricité nécessaire aux pointes de consommation. Pendant les périodes creuses où la centrale principale fonctionne à faible charge, l'excès de puissance électrique sert à alimenter le groupe moteur-génératrice qui entraîne le 10 compresseur d'air ou groupe réversible compresseur d'air-moteur à air 35 pour comprimer de l'air et l'injecter par la conduite 31 et le puits 21 dans le réservoir souterrain 23 à 1'encontre de la pression hydrostatique de l'eau dans le conduite 27, l'eau étant refoulée de la cavité dans le réservoir 29, à travers 15 la tuyauterie 27, ainsi qu'il est illustré par la figure 3« Pendant les périodes de pointe, lorsque la centrale principale fonctionne à pleine capacité, l'air est extrait du réservoir 23 par le puits 21, la conduite 31 et la vanne 23, pour entraîner le moteur à air réversible 35 qui, à son tour, actionne 20 la génératrice 37 pour produire l'appoint de puissance électrique nécessaire. Il va de soi qu'en fermant la vanne 33, le système de réservoir peut être mis en condition statique, c'est-à-dire que l'air ne peut être ni injecté ni extrait. 25 La hauteur de la colonne d'eau dans la conduite 27 déter mine la pression sous laquelle l'air ou le gaz est emmagasiné dans le réservoir souterrain 23. Bien que des pressions de gaz p ^ de 2,8 à 103 kg/cm soient utilisables, il est préférable d'em- 2 magasiner le gaz à une pression comprise entre 7 et 84 kg/cm . 30 Le stockage à une pression aussi élevée que possible est préférable, car plus la pression d'emmagasinage de l'air ou du gaz est élevée, plus les dimensions de la cavité et du réservoir peuvent être réduites, pour une capacité énergétique donnée. De plus, l'emploi d'un réservoir à haute pression permet un 35 remplissage plus rapide du réservoir par de l'air, ce qui peut être important lorsque les périodes creuses sont relativement courtes, comparées aux périodes de pointe. Il est évident que le gaz peut être prélevé dans le réservoir pour entraîner le 69 03474 12 2001885 moteur à air ou uxl autre organe moteur soit à la pression de stockage, soit à une pression réduite par une ouverture partielle de la vanne 33 • La limite supérieure de la pression utilisable pour em-5 magasiner de l'air ou un autre gaz est déterminée par la dissolution du gaz dans l'eau ou un autre liquide aqueux. La quantité de gaz qui se dissout dépend de la nature de la phase fluide du gaz, de la température et de la pression. Bien que la dissolution du gaz dans une solution aqueuse saturée de chlorure 10 de sodium ne soit pas aussi gênante que la dissolution dans de l'eau pure, étant donné la solubilité moindre de l'air dans une telle solution, si la pression est trop élevée, de grandes quantités de gaz sont cependant dissoutes dans l'eau ou la saumure et emportées vers la surface pour être libérées à la pression 15 atmosphérique, ce qui engendre une perte d'énergie importante. Il est donc important que la pression de stockage soit inférieure à une valeur supérieure au-dessus de laquelle des quantités importantes d'air ou d'un autre gaz se dissolvent dans la solution aqueuse. L'expérience a révélé que des pressions comprises entre 2 20 approximativement 17 et 52 kg/cm sont satisfaisantes avec de l'air et une solution aqueuse. Pendant l'injection du gaz comprimé dans le réservoir 23, l'eau ou la saumure est refoulée par la conduite 27 hors du réservoir souterrain vers l'intérieur du réservoir de surface 29 et déplacée par le gaz comprimé qui est 25 maintenu à la pression hydrostatique de l'eau dans la conduite 27° Il va de soi que l'on peut utiliser des puits différents pour l'injection et le prélèvement du gaz de la cavité souterraine et pour l'écoulement d'eau ou de saumure entre la cavité souterraine et le réservoir de surface. Le système fonctionne 30 sous des différences de pressions relativement faibles et remplit, en pratique, toutes les conditions d'un réservoir de . stockage à volume variable et à pression constante. Le système accepte le gaz à n'importe quelle pression dépassant la pression hydrostatique, mais la pression et le débit de prélèvement sont 35 constants jusqu'à épuisement de tout le gaz du réservoir. Etant donné la pression relativement constante du gaz dans le réservoir souterrain, il est possible d'utiliser sensiblement tout le volume pour entraîner la génératrice, ce qui permet de réduire 69 03474 13 2001885 encore la capacité du réservoir par rapport à un réservoir de stockage de gaz sec. Un autr^avantage du système de l'invention par rapport au stockage à sec réside dans le fait que, quand une cavité saline est employée comme réservoir, le mouil-5 lage périodique de celle-ci par la saumure facilite le colmatage de fractures et de zones perméables de la paroi rocheuse saline, évitant ainsi des fuites de gaz comprimé. De plus, étant donné qu'il y a peu ou pas de variation de pression dans le réservoir, les risques d'effondrement de la structure du toit sont 10 sensiblement réduits. La présente invention a, par rapport au stockage classique par pompage, le grand avantage de permettre des économies importantes sur le prix de revient. Dans un article intitulé "How to Evaluate Pumped Storage for Peak in Génération", par John 15 Pitt, publié dans "Power Engineering", juillet 1964, pages 28 à 32, il est mentionné que le coût du stockage par pompage est supérieur à 400 F par KW. La création de réservoirs souterrains dans les cavités salines est relativement bon marché, comme décrit à la page 2 de la circulaire d'information n2 77654 mention-20 née précédemment. Il est ainsi possible de réaliser une économie très importante sur le coût de l'installation. Les économies combinées dues à la petitesse relative des dimensions de l'excavation et à l'emplacement du réservoir d'eau permettent une grande réduction du coût général de l'installation. 25 Bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement dans le cas du stockage et de l'emploi d'air pour entraîner des moteurs à air et engendrer une énergie électrique supplémentaire, il va de soi que d'autres gaz, tels que le gaz carbonique et le gaz naturel, ou des gaz liquéfiés, tels que le gaz LPG-, peuvent 30 être emmagasinés sous pression soit pour alimenter des centrales génératrices, soit pour le chauffage, le conditionnement d'air ou des traitements chimiques. Comme exemple d'application du second aspect de l'inven- 3 tion, une cavité d'un volume de 311.487 m a été réalisée par •35 dissolution de roches salines à une profondeur de 260 mètres de la surface au fond de la cavité. Un réservoir en béton, a été construit à proximité immédiate de lFembouchure du puits à la surface du sol» le réservoir ayant sensiblement le même volume de stockage 69 03474 14 2001885 que la cavité. L'air de la cavité est emmagasiné à une pression relative de 31,076 kg/cm correspondant à une colonne hydrostatique de saumure saturée de 260 mètres. Dans ces conditions, 3 la capacité de stockage est d'environ 9.344-610 m , mesurée a 5 la température et à la pression standard. Lrair est pompé dans la cavité et déplace la saumure vers le réservoir de surface à une pression dépassant de quelques kg/cm la pression hydrostatique, ou à des pressions supérieures, si l'on souhaite une injection plus rapide. L'air est extrait de la cavité à la près- 2 3 10 sion de 31,076 kg/cm et avec un débit de 1.962 m /minute pour alimenter un groupe moteur-compresseur réversible qui, à-son tour, entraîne une génératrice capable de produire 67.000 KW pendant 'an maximum de 79 heures, soit un total de 5.300.000 k¥/heure. Le réservoir de stockage sert d'alimentation de se- 15 cours ou de puissance d'appoint pour des cycles journaliers ou hebdomadaire s. Le réservoir est toujours à haute pression au moment du remplissage et une forte quantité d'énergie est dépensée pour remplir le réservoir pendant les périodes creuses courtes. Cette 20 disposition permet de stabiliser la charge du système. En outre, pendant le stockage, le gaz se sature de vapeur d'eau et la puissance obtenue est supérieure à celle nécessaire à l'injection d'air relativement sec dans le réservoir. On voit donc que le procédé et le système de 1'invention 25 fournissent de la puissance à bas prix, comparativement aux procédés connus, et principalement du fait du faible coût du stockage et de l'augmentation de la puissance de sortie du gaz emmagasiné . Il va de soi que la présente invention nTa été décrite 30 qu'à titre illustratif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra y apporter toute variante sans sortir de son cadre. 69 03474 15 2001885 REVENDICATIONS 1. Procédé d'emmagasinage d'énergie dans lequel un gaz est comprimé et emmagasiné dans un réservoir souterrain à l'aide d'une énergie électrique pendant des périodes de charge faible et le gaz 5 emmagasiné sous pression est extrait pour entraîner un moteur primaire, afin de produire de l'électricité pendant des périodes de forte charge, ledit procédé étant caractérisé en ce que le gaz est introduit et emmagasiné dans le réservoir et extrait de celui-ci sous une pression hydrostatique qui ne varie pas sensiblement et 10 qui est suffisante pour l'entraînement du moteur primaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir souterrain est une formation aquifère recouverte, d'une couche de roches imperméables au gaz. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce 15 que le gaz est injecté dans le réservoir et extrait de celui-ci par des conduites séparées. 4- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la formation aquifère a une porosité qui n'est pas inférieure.à environ 10 °fo et une perméabilité qui n'est pas inférieure à environ 20 4 millidarcys. 5. Procédé selon une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz est emmagasiné dans plusieurs réservoirs souterrains sous des pressions différentes, le gaz d'un réservoir à basse pression étant comprimé par la puissance électri- 25 que en excès pendant les périodes de charge faible à la pression d'un réservoir à haute pression, dans lequel il est emmagasiné, le gaz du réservoir à haute pression servant à entraîner le moteur primaire dont il sort à une pression supérieure à la pression du réservoir à basse pression dans lequel il est ramené sans compres-30 sion. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz est tout d'abord emmagasiné dans un réservoir à basse pression à une pression comprise entre environ 2,8 et 10,5 kg/cm , puis transféré du réservoir à basse pression dans un réservoir à haute .35 pression à une pression comprise entre environ 5,6 à 105 kg/cm . 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir souterrain est sensiblement imperméable au gaz et que le gaz est maintenu sous une pression hydrostatique sensiblement 69 03474 16 2001885 constante par un liquide aqueux contenu dans un réservoir de surface situé au niveau du sol et qui est relié par une colonne d'eau confinée au liquide aqueux du réservoir souterrain. 8. Procédé selon les revendications 1 ou 7? caractérisé en 5 ce que le réservoir souterrain est une cavité obtenue en dissolvant par lavage une couche saline. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz est de l'air. 10. Installation d'emmagasinage d'énergie pour mettre en oeuvre 10 le procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, comprenant au moins un réservoir souterrain de stockage, une installation génératrice d'électricité, un compresseur à gaz entraîné par l'électricité fournie par ladite installation, une conduite allant dudit réservoir à la surface pour injecter le gaz du com-15 presseur dans le réservoir, un dispositif de prélèvement du gaz dans le réservoir, un moteur primaire entraîné par le gaz extrait et une génératrice d'électricité accouplée au moteur primaire, ladite installation étant caractérisée par des moyens de stabilisation maintenant le réservoir à une pression supérieure à la 20 pression atmosphérique et ne variant pas sensiblement pendant l'injection, le stockage et l'extraction du gaz. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que lesdits moyens de stabilisation comprennent une formation aquifère relativement poreuse et perméable, recouverte d'une couche 25 rocheuse imperméable au gaz. 12. Installation selon les revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que la formation aquifère a une porosité qui n'est pas inférieure à 10 fo et une perméabilité qui n'est pas inférieure à 5 millidarcys. 30 13. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de stabilisation sont un réservoir de liquide aqueux réalisé à la surface du sol et relié par une colonne de liquide aqueux confinée au liquide aqueux contenu dans le réservoir. 14. Installation selon les revendications 8 ou 13, caracté-35 risée en ce que le réservoir souterrain de stockage est une cavité obtenue en dissolvant par lavage une couche saline.