L'énergie hydraulique : De la roue à eau antique au barrage moderne

L'hydroélectricité — la conversion de l'énergie cinétique et potentielle de l'eau en mouvement et en chute en travail mécanique et en électricité — est la plus ancienne source d'énergie mécanique utilisée de façon continue dans la civilisation humaine et la plus grande source mondiale d'électricité renouvelable aujourd'hui. L'énergie de l'eau en mouvement, entraînée par l'évaporation des océans par le soleil et par la gravité qui ramène les précipitations vers les bassins versants et les rivières, a été exploitée pour moudre le grain, faire fonctionner les manufactures textiles, alimenter les fonderies de fer et éclairer les villes depuis plus de deux mille ans. Au vingt et unième siècle, l'hydroélectricité génère environ seize pour cent de l'électricité mondiale — plus que toutes les autres sources renouvelables réunies pendant la majeure partie de la période depuis la création des réseaux électriques — et fournit la plus grande part d'électricité dans des dizaines de pays.

L'histoire de l'hydroélectricité est aussi celle de certains des projets d'ingénierie les plus ambitieux jamais entrepris : le barrage Hoover sur le fleuve Colorado, le barrage des Trois Gorges sur le Yangtsé, le barrage d'Itaipu à la frontière du Brésil et du Paraguay, le haut barrage d'Assouan sur le Nil. Ces ouvrages, parmi les plus grands objets jamais construits de main d'homme, ont transformé des fleuves, créé de vastes réservoirs, produit de l'électricité pour des dizaines de millions de personnes, permis l'irrigation de vastes régions agricoles et protégé des villes contre des inondations dévastatrices — tout en déplaçant des millions de personnes, en détruisant des pêcheries et en transformant des écosystèmes d'une manière qui a suscité de vives controverses.

La roue hydraulique antique et les moulins médiévaux

La roue hydraulique — une roue dotée de palettes, de godets ou de pales qui tournent au passage de l'eau — compte parmi les inventions mécaniques les plus importantes de l'histoire humaine. En convertissant le flux continu de l'eau en mouvement de rotation, la roue hydraulique a permis l'automatisation de tâches répétitives qui nécessitaient auparavant de la main-d'œuvre humaine ou animale, libérant ainsi l'effort humain pour d'autres activités.

Les premières roues hydrauliques documentées apparaissent en Méditerranée orientale et au Moyen-Orient vers le premier siècle avant notre ère. Le géographe grec Strabon décrit un moulin à eau à Cabire dans le Pont (Turquie actuelle) vers 65 avant notre ère, associé au palais du roi pontique Mithridate VI. Le poète romain Antipater de Thessalonique, écrivant à la même époque, célèbre le moulin à eau avec un enthousiasme frôlant le religieux : « Cessez de moudre, vous les femmes qui peinez au moulin ; dormez tard, même si les coqs qui chantent annoncent l'aurore. Car Déméter a ordonné aux Nymphes d'accomplir le travail de vos mains. » Le soulagement des femmes de l'épuisant travail de broyage à la main était un bénéfice immédiat et célébré du moulin à eau.

Deux types principaux de roues hydrauliques furent mis au point par les ingénieurs de l'Antiquité. La roue hydraulique horizontale, dans laquelle des palettes horizontales sont frappées par un courant d'eau dérivé, faisant tourner un arbre vertical relié directement à la meule, est plus simple de conception et était largement utilisée dans les régions montagneuses où les torrents rapides fournissaient de fortes impulsions hydrauliques. Ce type — parfois appelé moulin nordique ou moulin grec selon la région — ne nécessitait pas d'engrenages et pouvait être facilement construit par des artisans locaux, se répandant largement dans les régions de haute altitude en Europe, au Moyen-Orient et en Asie centrale.

La roue hydraulique verticale, dans laquelle l'eau agit sur des palettes ou des godets situés à la périphérie d'une roue tournant sur un axe horizontal, était plus sophistiquée et plus puissante. Trois grands types émergèrent : la roue à aubes inférieures, dans laquelle l'eau s'écoule sous la roue en frappant les palettes ; la roue à aubes médianes, dans laquelle l'eau est introduite au niveau ou près de l'axe de la roue ; et la roue à aubes supérieures, dans laquelle l'eau est acheminée dans une rigole au-dessus de la roue et tombe dans des godets situés sur le bord de celle-ci. La roue à aubes supérieures est la plus efficace des trois, car elle capte à la fois l'élan et le poids de l'eau dans les godets, et dans des conditions favorables pouvait approcher soixante pour cent de rendement — remarquable pour un dispositif mécanique préindustriel.

Les ingénieurs hydrauliques romains utilisaient à la fois des moulins horizontaux et verticaux de manière intensive. Le complexe de moulins de Barbegal, près d'Arles dans le sud de la France, datant d'environ le deuxième siècle de notre ère, comprenait seize roues hydrauliques à aubes supérieures disposées en deux rangées parallèles sur un flanc de colline, alimentées par un aqueduc, capables de moudre de la farine pour des dizaines de milliers de personnes. Les moulins de Barbegal représentent la plus grande concentration connue de puissance mécanique dans le monde antique et témoignent de la capacité romaine à porter l'ingénierie hydraulique à des dimensions industrielles.

La période médiévale vit le moulin à eau devenir la machine centrale de l'économie européenne. Le Domesday Book de 1086, l'enquête systématique sur l'Angleterre commandée par Guillaume le Conquérant, recensait plus de six mille moulins à eau en Angleterre — environ un moulin pour cinquante foyers. Ces moulins ne servaient pas seulement à moudre le grain, mais actionnaient aussi des marteaux pour forger le fer, des moulins à foulon pour traiter le tissu de laine, des scieries pour couper le bois, des moulins à papier pour produire du parchemin, et des soufflets pour la fusion et l'affinage des métaux. Le moulin à eau fut la première machine industrielle polyvalente et le fondement de ce que les historiens ont appelé la « révolution industrielle médiévale ».

Aux treizième et quatorzième siècles, l'ingénierie hydraulique européenne avait développé des fourneaux à fer alimentés par l'eau (hauts fourneaux), des soufflets mécaniques, des marteaux pour la forge et des tréfileries qui constituaient le fondement technologique de l'industrie du fer et de l'acier. Les monastères cisterciens, dont les abbayes étaient généralement situées au bord des rivières, étaient des centres particulièrement importants de diffusion de la technologie hydraulique — les moines cisterciens exploitaient des moulins et commerçaient du grain, du fer et des tissus produits par l'énergie de l'eau.

La révolution industrielle et l'énergie hydraulique

La première révolution industrielle en Grande-Bretagne fut alimentée dans une mesure remarquable par l'eau — et non par la vapeur, comme on le suppose communément. Les premières usines de l'industrie textile britannique, construites dans les vallées fluviales du Derbyshire, du Lancashire et du Yorkshire à partir des années 1760, utilisaient des machines hydrauliques pour filer et tisser le coton et la laine à des échelles et des vitesses bien au-delà de la capacité des travailleurs manuels.

Le moulin de Cromford de Richard Arkwright, ouvert en 1771 sur la rivière Derwent dans le Derbyshire, est largement considéré comme le premier moulin à coton hydraulique couronné de succès dans le monde. Le moulin d'Arkwright utilisait une roue hydraulique pour alimenter sa machine à filer « water frame », qui pouvait filer le fil de coton en continu et automatiquement. Le moulin fonctionnait en continu, avec des ouvriers organisés en équipes, représentant un modèle fondamentalement nouveau de production industrielle qui séparait les moyens de production du foyer et introduisit le système d'usine qui allait transformer la société industrielle. Le moulin de Cromford et le village industriel planifié qui l'entoure sont aujourd'hui un site du patrimoine mondial de l'UNESCO.

La turbine hydraulique — un successeur plus sophistiqué de la roue hydraulique qui extrait l'énergie de l'eau en mouvement grâce à des pales de rotor optimisées hydrauliquement plutôt qu'à de simples palettes ou godets — fut développée au début du dix-neuvième siècle. Benoît Fourneyron, ingénieur français, développa la première turbine hydraulique pratique en 1827, utilisant une conception à flux radial sortant avec des aubes directrices courbées qui dirigeaient l'eau sur des pales de rotor courbées. La turbine de Fourneyron atteignait des rendements approchant quatre-vingts pour cent — bien supérieurs à toute roue hydraulique — et pouvait fonctionner à des vitesses d'eau beaucoup plus élevées, permettant l'utilisation de ressources en eau à haute chute. Fourneyron remporta le prix de la Société d'Encouragement pour l'Industrie Nationale en 1833 pour sa conception de turbine.

La turbine Francis, développée par l'ingénieur britannico-américain James B. Francis travaillant aux moulins de Lowell dans le Massachusetts dans les années 1840 et perfectionnée au cours des décennies suivantes, devint le type de turbine dominant pour les applications à moyenne et haute chute et demeure le type de turbine le plus utilisé dans les centrales hydroélectriques du monde entier. Francis étudia systématiquement l'hydraulique de la conception des turbines et développa à la fois des conceptions améliorées et les méthodes analytiques pour les évaluer — établissant l'ingénierie hydraulique comme une science rigoureuse plutôt qu'un art empirique.

La roue Pelton, inventée par l'ingénieur minier américain Lester Allan Pelton dans les années 1870 pendant la ruée vers l'or en Californie, fut conçue pour des applications à très haute chute où un jet d'eau rapide frappe des godets en forme de coupe sur le bord de la roue. Pelton développa sa conception après avoir observé qu'une roue tournait plus efficacement lorsque l'eau frappait le côté du godet plutôt que le centre, provoquant sa déviation. La roue Pelton reste aujourd'hui la turbine standard pour les installations hydroélectriques à haute chute, utilisée partout où des chutes de plus de plusieurs centaines de mètres sont disponibles.

La naissance de l'énergie hydroélectrique

La combinaison de la turbine hydraulique avec le générateur électrique nouvellement inventé créa l'énergie hydroélectrique — la production d'électricité à partir de l'eau en chute — au début des années 1880, presque simultanément dans plusieurs pays.

La première centrale hydroélectrique du monde est généralement considérée être la centrale Schoelkopf n°1 près des chutes du Niagara, à New York, qui commença à produire de l'électricité en courant continu en août 1881 à l'aide d'une turbine et d'un générateur pour alimenter des lampes à arc le long des gorges du Niagara. La centrale hydroélectrique de Godalming dans le Surrey, en Angleterre, ouvrit en septembre 1881 pour fournir l'éclairage public de la ville de Godalming — bien qu'elle utilisât une turbine hydraulique entraînant un générateur à courant alternatif Siemens, ce qui en fait sans doute la première centrale hydroélectrique à courant alternatif du monde. La centrale de l'Appleton Edison Light Company à Appleton, dans le Wisconsin, ouvrit le 30 septembre 1882 — utilisant l'énergie stockée de l'eau de la rivière Fox — et est souvent citée comme la première centrale hydroélectrique des États-Unis, bien que la distinction entre « hydroélectrique » et autres générateurs alimentés par l'eau à cette période soit quelque peu floue.

Le plein potentiel de l'énergie hydroélectrique fut démontré aux chutes du Niagara à partir de 1895, lorsque la centrale Edward Dean Adams fut achevée par la Niagara Falls Power Company, conçue par George Westinghouse et utilisant des générateurs à courant alternatif conçus par Nikola Tesla. La centrale Adams transmit de l'électricité sur trente-cinq kilomètres jusqu'à Buffalo, dans l'État de New York, démontrant pour la première fois que l'énergie électrique pouvait être produite en un lieu et transmise efficacement sur de longues distances — une capacité qui allait transformer la distribution géographique des infrastructures électriques dans le monde entier. La bataille entre le courant alternatif de Westinghouse et Tesla et le courant continu de Thomas Edison fut effectivement tranchée aux chutes du Niagara : la capacité du courant alternatif à être transmis efficacement à haute tension sur de longues distances en fit le choix évident pour les systèmes électriques à grande échelle.

L'âge d'or de la construction de barrages : 1930-1970

Le vingtième siècle vit une explosion de la construction de barrages sans précédent dans l'histoire humaine, poussée par les impératifs du contrôle des crues, de l'irrigation, de l'amélioration de la navigation et de la demande insatiable d'électricité des économies en cours d'industrialisation. Entre 1930 et 1970, la construction de grands barrages transforma les systèmes fluviaux sur chaque continent habité, produisant une capacité hydroélectrique qui constitua l'épine dorsale des systèmes électriques de nombreux pays.

Le barrage Hoover sur le fleuve Colorado, achevé en 1936, fut l'un des projets de construction les plus techniquement ambitieux et symboliquement significatifs de l'histoire américaine. Le barrage — une conception en arc-poids en béton s'élevant à 221 mètres de hauteur et à 379 mètres de largeur à sa crête — était la plus grande structure en béton du monde et la plus grande installation hydroélectrique du monde au moment de sa construction. Construit pendant la Grande Dépression par le consortium Six Companies à l'aide d'un système innovant de « foreuse géante » permettant plusieurs opérations de forage et de dynamitage simultanées, le barrage Hoover employa environ cinq mille ouvriers au plus fort de la construction. Le barrage créa le lac Mead, alors le plus grand réservoir artificiel du monde, retenant environ 36,7 kilomètres cubes d'eau. Les générateurs du barrage Hoover — dix-sept unités de production d'une capacité totale de 2 080 mégawatts — approvisionnaient Los Angeles, Phoenix et Las Vegas en électricité et soutinrent le développement du sud-ouest américain.

Le barrage Grand Coulee sur le fleuve Columbia dans l'État de Washington, achevé en 1942 et agrandi par la suite, devint la plus grande installation hydroélectrique des États-Unis, avec une capacité de production totale d'environ 6 809 mégawatts répartis sur trois centrales. La construction du Grand Coulee, qui nécessita le déplacement de plus de trois fois le volume de matériaux excavés pour le canal de Panama, créa également le Columbia Basin Project — un vaste système d'irrigation qui transforma le plateau aride de l'est de Washington en l'une des régions agricoles les plus productives d'Amérique, fournissant de l'eau à environ un million d'acres.

La Tennessee Valley Authority (TVA), créée par le Congrès américain en 1933 dans le cadre du New Deal de Franklin Roosevelt, construisit un système d'environ cinquante barrages à travers la rivière Tennessee et ses affluents, transformant l'une des régions les plus pauvres et les plus sujettes aux inondations d'Amérique en une économie industrielle disposant d'une alimentation électrique fiable et de débits fluviaux régulés. Les barrages de la TVA — notamment Norris Dam, Wilson Dam et Fontana Dam — fournirent l'électricité qui alimentait l'installation de la bombe atomique d'Oak Ridge et les fonderies d'aluminium qui produisaient des avions pour la Seconde Guerre mondiale.

L'Union soviétique entreprit un développement hydroélectrique tout aussi ambitieux, construisant une série de barrages massifs sur la Volga, le Dniepr et d'autres grands fleuves dans le cadre de son programme d'industrialisation. Le barrage de Dneproges sur le Dniepr, achevé en 1932, était la pièce maîtresse de la propagande soviétique sur l'électrification ; il fut détruit par les forces soviétiques en retraite en 1941 pour empêcher sa capture par les troupes allemandes, puis reconstruit. Le barrage de Bratsk sur la rivière Angara en Sibérie, achevé en 1967, avait une capacité de 4 500 mégawatts et fut pendant un temps la plus grande centrale hydroélectrique du monde.

Les ambitions hydroélectriques de la Chine se concrétisèrent de manière la plus spectaculaire avec le barrage de Gezhouba (achevé en 1988) et le barrage des Trois Gorges (achevé en 2006) sur le Yangtsé. Le projet des Trois Gorges — conçu dans les années 1930 sous Sun Yat-sen, débattu pendant la majeure partie du vingtième siècle, et finalement approuvé par le Congrès national du peuple chinois en 1992 (avec une minorité significative de délégués s'opposant ou s'abstenant, ce qui est inhabituel dans les procédures législatives chinoises) — est la plus grande centrale électrique du monde en termes de capacité de production totale. Le barrage des Trois Gorges, un barrage-poids de 2 335 mètres de long et 185 mètres de haut, abrite trente-deux générateurs principaux et deux unités plus petites d'une capacité nominale totale de 22 500 mégawatts, fournissant environ neuf à dix pour cent de l'électricité chinoise en pleine production. Le projet nécessita le déplacement d'environ 1,3 million de personnes issues de communautés inondées par le réservoir des Trois Gorges — le plus grand déplacement humain involontaire de l'histoire pour un seul projet d'infrastructure.

Le barrage d'Itaipu : le plus grand producteur d'électricité du monde

Le barrage d'Itaipu sur le fleuve Paraná, à la frontière entre le Brésil et le Paraguay, a été, pendant la majeure partie de sa vie opérationnelle, le plus grand producteur d'électricité du monde mesuré en production annuelle. Construit conjointement par le Brésil et le Paraguay en vertu d'un traité de 1973 et achevé en 1984 (toutes les unités de production étant en service en 1991), Itaipu représente l'un des partenariats d'infrastructure internationale les plus réussis de l'histoire.

Le projet Itaipu nécessita la dérivation du fleuve Paraná — l'un des plus grands fleuves d'Amérique du Sud — dans un canal de contournement pendant la construction du barrage principal, et le dynamitage des chutes de Sete Quedas (Guaira), qui à leur apogée comptaient parmi les chutes d'eau les plus volumineuses du monde par le débit total d'eau. La perte des chutes de Sete Quedas fut regrettée par les Brésiliens et devint un symbole des coûts environnementaux et culturels du développement de grands barrages.

La structure du barrage — un barrage-poids en béton complété par des sections à contreforts — s'étend sur environ 7,9 kilomètres à travers la vallée du fleuve Paraná. Les vingt unités de production ont une capacité nominale combinée de 14 000 mégawatts, faisant d'Itaipu la deuxième plus grande centrale hydroélectrique par capacité installée après les Trois Gorges. La plupart des années, la production réelle d'Itaipu a dépassé celle des Trois Gorges en raison de débits fluviaux plus réguliers, et en 2016, Itaipu établit un record mondial de production annuelle d'électricité avec 103,1 térawattheures.

L'électricité d'Itaipu est partagée entre le Brésil et le Paraguay conformément aux termes du traité de 1973 : chaque pays reçoit la moitié de la production, mais la part du Paraguay dépasse largement ses besoins en électricité nationale, de sorte que le Paraguay revend la majeure partie de sa part au Brésil à des prix fixés par traité — une disposition qui a été source de tensions diplomatiques, le Paraguay ayant soutenu que les prix devraient refléter les valeurs du marché.

Le haut barrage d'Assouan et ses conséquences

Le haut barrage d'Assouan sur le Nil en Égypte, achevé en 1970 avec l'assistance technique et financière soviétique, est l'un des barrages les plus importants jamais construits — pour le meilleur et pour le pire. La population égyptienne avait été périodiquement dévastée par les inondations lorsque le Nil était haut et par la sécheresse et la famine lorsqu'il était bas ; le haut barrage fut conçu pour contrôler ces deux extrêmes, stockant les eaux de crue dans le lac Nasser pour les libérer pendant les périodes sèches.

Le barrage — 111 mètres de haut et 3 830 mètres de long — créa le lac Nasser, qui s'étend sur environ 550 kilomètres le long de la vallée du Nil jusqu'au Soudan. Le remplissage du lac Nasser nécessita le déplacement d'environ 90 000 Nubiens égyptiens et soudanais de communautés inondées, dont beaucoup furent déplacés vers des environnements désertiques qui leur étaient étrangers et où les modes de vie agricoles et de pêche traditionnels étaient impossibles. L'UNESCO organisa un effort international pour sauver les temples égyptiens antiques d'Abou Simbel (commandés par le pharaon Ramsès II) et de Philae en les découpant dans la roche et en les réassemblant à des emplacements plus élevés au-dessus du réservoir — une opération de sauvetage archéologique sans précédent.

Les avantages du barrage ont été substantiels : il a fourni à l'Égypte des approvisionnements en eau fiables pour l'irrigation d'environ un million d'acres supplémentaires, contrôlé la crue du Nil qui provoquait auparavant des inondations dévastatrices périodiques, permis la navigation toute l'année et généré environ 10 à 12 milliards de kilowattheures d'électricité par an (environ douze pour cent de l'électricité égyptienne au moment de l'achèvement). Cependant, le barrage a également eu des conséquences imprévues significatives : le Nil ne dépose plus le limon fertile qui reconstituait auparavant les sols agricoles égyptiens, nécessitant une utilisation considérablement accrue d'engrais chimiques ; les pêcheries méditerranéennes qui dépendaient des sédiments riches en nutriments du Nil ont décliné ; et le delta du Nil s'affaisse car il ne reçoit plus de nouveaux sédiments, le rendant de plus en plus vulnérable à la montée du niveau des mers.

Le fonctionnement des centrales hydroélectriques

Une centrale hydroélectrique convertit l'énergie potentielle de l'eau stockée en hauteur en énergie cinétique au fur et à mesure que l'eau tombe, puis en énergie mécanique de rotation dans une turbine, et enfin en énergie électrique dans un générateur. La puissance produite est proportionnelle au produit du débit d'eau et de la chute (hauteur de chute verticale), faisant de la combinaison d'un débit élevé et d'une grande chute la configuration la plus puissante.

Dans une centrale hydroélectrique à accumulation conventionnelle, un barrage crée un réservoir en amont en retenant le débit du fleuve. L'eau est prélevée du réservoir par des structures d'admission dans des conduites forcées — de grands tuyaux en acier qui acheminent l'eau jusqu'à la salle des machines au pied du barrage, accélérant l'eau au cours de sa descente. Dans la salle des machines, l'eau frappe les pales de la turbine, la faisant tourner à grande vitesse ; l'arbre de la turbine est connecté à un générateur qui convertit le mouvement de rotation en électricité. L'eau sort par un tube aspirateur et retourne dans la rivière en aval du barrage.

Le type de turbine est sélectionné en fonction de la chute disponible. La turbine Francis — une conception à flux mixte dans laquelle l'eau entre dans le rotor radialement et en sort axialement — est le type le plus utilisé, couvrant la gamme des chutes moyennes et élevées (environ quinze à six cents mètres). La turbine Kaplan, une turbine de type hélice avec une calage des pales réglable permettant de faire varier l'angle des pales pour maintenir un rendement élevé sur une large plage de débits, est utilisée pour les installations à faible chute (généralement deux à quarante mètres). La turbine à impulsion Pelton, dans laquelle des jets d'eau à grande vitesse frappent des godets en forme de coupe, est utilisée pour les chutes les plus importantes (généralement plus de trois cents mètres). La turbine Dériaz (flux diagonal, pales réglables) est utilisée pour des applications intermédiaires, et diverses conceptions à flux transversal et à hélice occupent des niches de marché plus petites.

La technologie des générateurs pour les centrales hydroélectriques est très développée et fiable. Les générateurs hydroélectriques sont essentiellement identiques en principe aux générateurs des centrales thermiques — un aimant rotatif (rotor) à l'intérieur d'un bobinage fixe (stator) génère du courant alternatif à la fréquence du réseau (cinquante ou soixante hertz, selon le pays). Les générateurs hydroélectriques se distinguent par leurs grands diamètres (dépassant parfois dix mètres), leurs faibles vitesses de rotation (synchronisées à la fréquence du réseau avec le nombre de pôles approprié, généralement vingt à cent tours par minute) et leurs très longues durées de vie — les turbines et générateurs hydroélectriques fonctionnent régulièrement pendant cinquante à cent ans avec des révisions périodiques.

L'hydroélectricité par pompage-turbinage : la plus grande batterie du monde

L'hydroélectricité par pompage-turbinage (STEP) — dans laquelle l'eau est pompée en amont d'un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur pendant les périodes de faible demande d'électricité, puis libérée en aval à travers des turbines lorsque la demande et les prix de l'électricité sont élevés — est de loin la plus grande forme de stockage d'énergie au monde. La capacité mondiale de pompage-turbinage atteignit environ 170 gigawatts en 2024, représentant plus de quatre-vingt-dix pour cent de toute la capacité de stockage d'énergie à l'échelle des services publics dans le monde.

Le concept de l'hydroélectricité par pompage-turbinage fut mis en œuvre pour la première fois en Europe à la fin du dix-neuvième siècle : la centrale d'Engeweiher à Schaffhouse, en Suisse, pompa de l'eau en 1882 à l'aide d'une pompe centrifuge. Le développement commercial du pompage-turbinage s'accéléra dans les années 1950 et 1960 lorsque les centrales nucléaires — qui produisent de l'énergie à puissance constante et ne peuvent pas facilement réduire leur production pendant les périodes creuses — créèrent un besoin de stockage d'énergie pour absorber l'excédent de production nocturne. Le pompage-turbinage devint la solution standard à ce problème, avec d'importantes installations de pompage-turbinage construites dans les Alpes, dans les montagnes du Pays de Galles et d'Écosse (Dinorwig au Pays de Galles et Cruachan en Écosse), dans les Appalaches et les Rocheuses aux États-Unis, et au Japon.

La centrale de pompage-turbinage de Bath County en Virginie, achevée en 1985, est la plus grande centrale de pompage-turbinage du monde, avec six unités de pompe-turbine réversibles de 350 mégawatts pouvant fournir 2 100 mégawatts de production ou absorber 2 100 mégawatts de puissance de pompage. Bath County stocke suffisamment d'énergie pour alimenter environ 750 000 foyers pendant environ dix heures.

Le rendement aller-retour du pompage-turbinage — le rapport entre l'électricité produite et l'électricité consommée sur un cycle complet de pompage-production — est généralement de soixante-dix à quatre-vingt-cinq pour cent, selon l'installation. Cette perte d'énergie apparente est économiquement avantageuse lorsque l'électricité stockée vaut plus que l'électricité utilisée pour le pompage — généralement parce que le pompage utilise