Barrage de Grand’Maison : comprendre la STEP de l’Oisans

Barrage de Grand’Maison : comprendre les deux sens de la STEP

Le barrage de Grand’Maison appartient à une station de transfert d’énergie par pompage, ou STEP. Son originalité technique tient au couplage de deux retenues et de deux familles de machines. En production, l’eau descend du réservoir supérieur vers celui du Verney en traversant les turbines. En pompage, de l’électricité prélevée sur le réseau permet de remonter de l’eau. Le schéma distingue ces parcours et ne donne pas aux douze groupes une réversibilité identique.

Quatre Pelton et huit groupes réversibles : deux rôles distincts

Les quatre groupes Pelton sont destinés au turbinage : des jets d’eau entraînent des roues à augets, couplées aux alternateurs. Les huit autres groupes sont réversibles, c’est-à-dire capables de participer à la production ou de fonctionner en pompe. Le schéma leur réserve donc les flèches de remontée. Il fait aussi apparaître une arrivée d’électricité vers ces machines ; sans cette consommation, la représentation donnerait à tort l’impression que l’eau remonte spontanément. EDF — Machines et fonctionnement de l’aménagement.

La retenue du Verney reçoit l’eau après turbinage et fournit celle qui peut être repompée. Son rôle est donc plus actif que celui d’une simple rivière de fuite. Les capacités de présentation des deux retenues ne donnent cependant pas le nombre de cycles réalisables à pleine puissance : les niveaux, la tranche utilisable, les apports et les contraintes des machines interviennent. Le diagramme montre une organisation fonctionnelle, sans transformer les volumes publiés en quantité d’électricité stockée.

Pourquoi étudier pompage et turbinage simultanés ?

Le programme XFLEX HYDRO décrit à Grand’Maison l’étude d’un court-circuit hydraulique. Le principe consiste à faire fonctionner des pompes tout en modulant une turbine Pelton : une partie du débit et de l’énergie circule alors dans le système. Le but annoncé est de rendre la consommation globale du site plus réglable pour le réseau. Il s’agit d’une fonction de conduite étudiée, pas d’un raccourci permettant de produire davantage d’énergie que l’électricité consommée. Démonstrateur XFLEX HYDRO.

Cette disposition explique l’intérêt de distinguer les branches Pelton et réversible. Une image montrant une seule « pompe-turbine géante » masquerait les possibilités d’association entre groupes. Le diagramme de base présente les deux sens du cycle ; il n’impose pas leur utilisation simultanée à chaque instant. Il ne reproduit pas non plus les jonctions et les organes de réglage réels, qui demandent une étude hydraulique détaillée et ne se déduisent pas d’un simple plan de vallée.

La comparaison chiffrée ci-dessous utilise la puissance active maximale installée enregistrée dans ODRÉ. La valeur de présentation EDF reste identifiée séparément. L’énergie turbinée d’une STEP doit aussi être distinguée de son bilan net : le pompage a consommé de l’électricité, et le cycle comporte des pertes. Aucun rendement chiffré n’est supposé ici. Une puissance de turbinage ne mesure donc ni l’électricité renouvelable nette du cycle ni sa durée réelle de disponibilité.

Repères techniques et périmètres

Caractéristique	Valeur et lecture	Source
Ensemble de production	12 groupes — Quatre Pelton et huit réversibles, non douze groupes tous réversibles.	Source
Branche Pelton	4 groupes — Turbinage ; pas de remontée d’eau attribuée à ces machines.	Source
Branche réversible	8 groupes — Production ou pompage selon le mode.	Source
Réservoir supérieur	140 millions de m³ — Capacité de présentation EDF ;137 hm³ à RN dans la monographie CFBR.	Source
Réservoir du Verney	15 millions de m³ — Bassin inférieur recevant les eaux turbinées.	Source
Puissance enregistrée	1690 MW — Entrée G.MAIH, puissance active maximale installée au 31/08/2026.	Source
Puissance de présentation	1800 MW — Puissance de turbinage présentée par EDF ; distincte d’ODRÉ.	Source

Lire les circuits du schéma en texte

En production

1. Retenue de Grand’Maison → Liaison hydraulique: Départ en production (eau).
2. Liaison hydraulique → 8 groupes réversibles: Alimentation des turbines (eau).
3. Liaison hydraulique → 4 groupes Pelton: Alimentation des Pelton (eau).
4. 8 groupes réversibles → Retenue du Verney: Eau turbinée (eau).
5. 4 groupes Pelton → Retenue du Verney: Eau turbinée (eau).
6. 8 groupes réversibles → Réseau électrique: Production électrique (électricité).
7. 4 groupes Pelton → Réseau électrique: Production électrique (électricité).

En pompage

1. Retenue du Verney → 8 groupes réversibles: Admission en pompage (eau en pompage).
2. 8 groupes réversibles → Liaison hydraulique: Remontée sous pression (eau en pompage).
3. Liaison hydraulique → Retenue de Grand’Maison: Retour au bassin supérieur (eau en pompage).
4. Réseau électrique → 8 groupes réversibles: Électricité consommée en pompage (électricité).

Barrage de Grand’Maison : que représente une heure de production ?

La comparaison suivante prend 1 690 MW pendant une heure, à puissance constante, soit 1 690 MWh (1,69 GWh) d’énergie brute turbinée. C’est un scénario hypothétique, pas la mesure d’une heure réelle ni une promesse de disponibilité. La référence concerne Centrale Grand’Maison, entrée G.MAIH EIC 17W100P100P02756,12 groupes ; pas puissance de pompage ni 1800 MW de présentation EDF. ODRÉ — registre national, données au 31/08/2026.

Deux façons de visualiser la même quantité d’énergie

Repère	Équivalence arrondie
Logements d’une ville modèle de 100 000 habitants	Environ 67,3 heures de leur consommation électrique moyenne, avec le modèle résidentiel ci-dessous.
Voiture électrique équipée d’une batterie utile de 60 kWh	Environ 25 350 recharges complètes de 0 à 100 %, en supposant 90 % de rendement de recharge.

Ces deux lignes sont des comparaisons alternatives de la même énergie ; elles ne s’additionnent pas. La ville modèle ne comprend ici que les usages électriques des logements, sans les entreprises, les transports ni les services publics. Le nombre de recharges ne décrit ni des bornes fonctionnant simultanément ni un modèle particulier de voiture.

Voir les hypothèses et le calcul

Énergie = puissance × durée : 1 690 MW × 1 h = 1 690 MWh. Un MW mesure une puissance ; un MWh mesure une quantité d’énergie. Par exemple, 1 GW tenu une heure représente 1 GWh, et non une production annuelle.

Pour les logements, le modèle retient 2 200 kWh par an et par habitant, arrondis à partir des 150,9 TWh de consommation résidentielle réelle en 2024 publiés par le SDES et des 68,4 millions d’habitants au 1er janvier 2024 indiqués par l’Insee. Il utilise une année normalisée de 8 760 heures pour exprimer une moyenne : ce n’est ni une norme individuelle ni le profil horaire observé d’une commune.

Le calcul de recharge est : énergie en kWh × 0,90 ÷ 60. Les 60 kWh de capacité utile et les 90 % de rendement sont des hypothèses explicites. La capacité du véhicule, sa température, les pertes et les conditions de recharge font varier le résultat. Aucun rendement hydraulique supplémentaire n’est appliqué à une puissance déjà électrique.

Particularité du pompage-turbinage : cette comparaison porte sur l’électricité turbinée. Remonter l’eau a consommé de l’électricité et le cycle comporte des pertes. Le résultat n’est donc ni une production renouvelable nette ni une durée d’autonomie du stockage. Le volume brut d’un bassin ne suffit pas à établir cette autonomie.

Sources du complément technique

• Aménagement de Grand’Maison | Groupe EDF
• Registre national des installations de production et de stockage d’électricité (au 31/08/2026) — Open Data Réseaux Énergies (ODRÉ)
• XFLEX Hydro

Un barrage en remblai de 140 mètres au-dessus du terrain naturel

Grand’Maison se distingue des grandes voûtes de béton par sa masse de matériaux compactés. Le barrage comporte un noyau assurant l’étanchéité et des recharges qui contribuent à sa stabilité. L’Association française de génie civil décrit le noyau étanche en terre morainique, ses recharges et les matériaux de transition, filtres et drains qui le protègent. Le choix et la mise en place des matériaux sont donc des aspects centraux du projet, au même titre que la hauteur finale.

La fonction d’un noyau est de limiter les écoulements à travers le remblai. Les zones voisines n’ont pas toutes la même mission : soutenir, filtrer, drainer ou s’opposer au déplacement de particules. Cette organisation explique pourquoi un barrage en remblai ne se résume pas à une montagne de pierres déposées dans une vallée. Son comportement dépend de la disposition des matériaux, de leur compactage, des fondations et du suivi dans le temps.

Deux réservoirs et une différence d’altitude d’environ 900 mètres

L’aménagement associe Grand’Maison, en altitude, et le Verney, près de la centrale. EDF présente une retenue supérieure d’environ 140 millions de mètres cubes et un bassin inférieur d’environ 15 millions. Le CFBR documente plus précisément 137 millions de mètres cubes à retenue normale pour Grand’Maison. Ces valeurs ne sont pas additionnées pour annoncer la quantité d’eau d’un cycle : les deux bassins ont des niveaux, des fonctions et des contraintes différents.

En production, l’eau descend vers les machines et rejoint le réservoir inférieur. En pompage, elle remonte vers le réservoir supérieur grâce à de l’électricité prélevée sur le réseau. L’intérêt de ce mouvement tient au dénivelé entre les bassins, bien plus grand que la hauteur du barrage. Une grande part de l’installation décisive pour produire se trouve donc dans les galeries, les conduites, les machines et les ouvrages de restitution, souvent peu visibles depuis le lac supérieur.

Les volumes bruts des réservoirs ne permettent pas de calculer directement la durée d’un fonctionnement à pleine puissance. Il faudrait connaître les tranches de niveau utilisables, la chute au cours du déstockage, les débits, les rendements et la gestion du bassin inférieur. Diviser une capacité en mètres cubes par une puissance en MW ne produit d’ailleurs pas une durée : il manque la conversion physique entre l’eau et l’énergie.

Pourquoi une STEP consomme aussi de l’électricité

Le sigle STEP signifie station de transfert d’énergie par pompage. L’installation déplace de l’énergie d’un moment à un autre : l’électricité consommée pour remonter l’eau est stockée sous forme d’énergie potentielle, puis partiellement restituée lors du turbinage. Les pertes des machines, des conduites et des équipements électriques empêchent de récupérer la totalité de l’énergie utilisée pour le pompage. Le stockage n’est donc pas une source illimitée d’électricité.

Un exemple de calcul, indépendant des résultats réels de Grand’Maison, permet de voir la différence : si un cycle absorbait 100 MWh et en restituait 80, son rendement global serait de 80 %. Cette valeur illustrative ne constitue pas le rendement mesuré du site. L’utilité d’une STEP peut néanmoins être forte : l’énergie restituée est disponible au moment où le système électrique en a besoin, tandis que le pompage permet d’absorber une partie de la production disponible à d’autres heures.

Il faut aussi distinguer une production brute de turbinage d’un bilan net intégrant le pompage. Une année avec beaucoup d’énergie turbinée n’établit pas, à elle seule, un gain net équivalent pour le système. Grand’Maison reçoit également des apports naturels : son fonctionnement ne se réduit pas à une boucle fermée où la même eau circulerait sans aucun apport extérieur.

Quatre groupes Pelton et huit groupes réversibles

Le projet européen XFLEX HYDRO décrit deux familles de machines : quatre turbines Pelton et huit groupes réversibles. Une turbine Pelton produit avec des jets d’eau ; un groupe réversible peut fonctionner comme turbine ou comme pompe. Il serait donc inexact de présenter les douze groupes comme douze pompes identiques. Le nombre de machines ne suffit pas non plus à déterminer la puissance réellement disponible dans chaque mode.

Cette combinaison permet de travailler sur la flexibilité du prélèvement électrique. Quand une pompe à vitesse fixe fonctionne, sa consommation n’est pas librement réglable comme celle d’un variateur idéal. Faire intervenir séparément une turbine peut modifier le bilan vu par le réseau. Le principe demande une coordination des machines et des écoulements ; il ne consiste pas à faire produire à une seule machine plus d’énergie qu’elle n’en consomme.

Le « court-circuit hydraulique » : régler le bilan pendant le pompage

Une étude de 2022 associant notamment EDF, la HES-SO et l’EPFL analyse les écoulements lors du fonctionnement simultané de pompes et de turbines Pelton. L’eau circule alors différemment dans les bifurcations et la jonction des conduites. Les auteurs étudient les pertes et la stabilité de ces écoulements avant de généraliser le mode de fonctionnement. Ce travail montre qu’une nouvelle stratégie de pilotage nécessite aussi une vérification hydraulique détaillée.

Le terme « court-circuit » peut prêter à confusion. Il s’agit ici d’un circuit hydraulique organisé, et non d’un défaut électrique. L’objectif est de rendre plus souple la puissance nette absorbée pendant le pompage. La différence entre consommation des pompes et production des turbines constitue le prélèvement global de l’installation. Une turbine peut donc produire alors que le site, considéré dans son ensemble, consomme encore de l’électricité.

Comment lire ses 1 800 MW dans un classement

La puissance de présentation d’EDF et la puissance active maximale installée d’un registre électrique ne sont pas forcément la même donnée. Le registre national agrégé ODRÉ, dans l’extraction arrêtée au 31 août 2026 utilisée pour le classement associé, enregistre 1 690 MW pour l’installation identifiée Grand’Maison. Le guide conserve les 1 800 MW comme caractéristique de présentation de l’aménagement EDF et ne remplace pas silencieusement la valeur du registre.

Cette distinction ne retire rien à l’intérêt du site : elle évite de comparer une puissance de présentation pour un aménagement avec une donnée électrique enregistrée pour un autre. Les dates d’entrée en service sont également attribuées : XFLEX mentionne 1986, EDF 1987 et la fiche générale du CFBR 1988. Le guide situe donc la mise en service dans la seconde moitié des années 1980, sans prétendre expliquer l’origine de cette différence entre les publications.

Voir le barrage, les centrales et le musée : trois lectures différentes

La page « Votre visite » d’EDF distingue le musée Hydrélec, près du Verney, et le belvédère du barrage supérieur. Ce sont des lieux différents. Le premier permet de comprendre l’histoire et les machines de l’hydroélectricité ; le second aide à lire l’implantation du réservoir et du remblai dans la vallée. Préparer la visite autour de cette distinction évite de chercher la salle des machines au bord du lac d’altitude.

Les routes de cols et les accès de montagne peuvent être saisonniers. Les conditions et ouvertures annoncées par les gestionnaires doivent être revérifiées avant le déplacement. La possibilité d’observer un ouvrage depuis un belvédère n’autorise pas l’accès à ses galeries ni aux bâtiments industriels. Une visite extérieure donne une bonne compréhension du paysage, mais laisse nécessairement invisible une partie importante de cette infrastructure souterraine.

Questions fréquentes sur Grand’Maison

Est-ce le plus haut barrage français ?

Non. Sa hauteur naturelle est de 140 mètres ; son premier rôle dans le classement électrique tient à l’aménagement de production et de stockage auquel il appartient. Hauteur, volume d’eau et puissance répondent à des critères séparés.

Les douze groupes peuvent-ils tous pomper ?

La configuration documentée comprend huit groupes réversibles et quatre turbines Pelton. Les fonctions des machines diffèrent. Il faut donc utiliser la description des modes de fonctionnement plutôt qu’une multiplication uniforme du nombre de groupes.

Peut-on annoncer une autonomie avec les seuls 137 millions de mètres cubes ?

Non. Le volume total ne précise pas la tranche exploitable, le niveau du Verney ni la variation de chute. Une autonomie chiffrée exigerait une définition de la puissance, du scénario et des limites de gestion des deux bassins.