Optimisation technico-économique d’un système hybride solaire‑éolien raccordé au réseau avec stockage par pompage‑turbinage pour l’énergie et la désalinisation à Ras Ghareb, Égypte

Électricité et eau pour une ville côtière en croissance

Dans les paysages désertiques d’Égypte, certaines villes côtières peinent à garantir à la fois une électricité fiable et de l’eau potable. Ras Ghareb, une ville battue par le vent sur le golfe de Suez, en fait partie. Cette étude examine si un mélange bien conçu de panneaux solaires, d’éoliennes et de stockage d’énergie hydraulique peut alimenter des milliers de foyers, des exploitations agricoles et une grande usine de désalinisation d’eau de mer, tout en générant des revenus en vendant l’électricité verte excédentaire au réseau national.

Pourquoi ce coin de la mer Rouge est important

Ras Ghareb se situe sur la rive ouest du golfe de Suez, une zone bénéficiant de vents forts et réguliers et d’un ensoleillement intense presque toute l’année. En même temps, il n’y a ni rivières ni lacs, de sorte que l’eau potable et d’irrigation doit être produite à partir de la mer par désalinisation par osmose inverse, gourmande en énergie. La demande locale augmente : environ 100 000 habitants ont besoin d’électricité et d’eau, les activités liées au pétrole se développent, et des terres agricoles de 2 000 acres nécessitent une irrigation régulière. Ces besoins qui se chevauchent font de Ras Ghareb un terrain d’essai pour relever le défi « eau‑énergie » dans les régions côtières arides.

Concevoir un système mixte énergie‑eau

Les chercheurs ont conçu un grand système hybride combinant 157,6 mégawatts d’énergie solaire, 166,8 mégawatts d’énergie éolienne et une station de pompage‑turbinage qui fonctionne comme une énorme batterie rechargeable. Quand le soleil brille et que le vent est fort, l’électricité excédentaire pompe l’eau d’un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur. Quand la lumière diminue ou que le vent faiblit, l’eau redescend à travers des turbines pour produire de l’électricité. Des profils de demande horaires réalistes ont été élaborés pour trois types de consommateurs : 5 000 foyers avec des pointes en soirée, une désalinisation continue produisant environ 80 000 mètres cubes d’eau douce par jour, et des charges d’irrigation flexibles pouvant être déplacées vers les heures ensoleillées. Un « facteur de diversité » statistique a été utilisé afin de dimensionner l’installation pour qu’elle réponde aux pointes combinées réelles de ces différents utilisateurs sans être inutilement surdimensionnée.

Tester les performances par des expériences numériques

En utilisant l’outil de simulation HOMER Pro et des données NASA à long terme sur l’ensoleillement et le vent, l’équipe a exploré de nombreuses configurations possibles et les a comparées à une option conventionnelle « uniquement réseau ». Pour chaque configuration, le logiciel a suivi si toute la demande était satisfaite, quelle quantité d’énergie renouvelable était utilisée, et quels seraient les coûts et revenus sur la durée de vie du projet. La conception retenue fournit une part d’énergies renouvelables de 93,8 % sans aucune charge non satisfaite, ce qui signifie que la centrale hybride et le stockage peuvent couvrir entièrement les besoins de la ville en ne s’appuyant sur le réseau principal qu’en secours. Étant donné la richesse des ressources du site, la centrale génère aussi un important surplus — plus de 520 gigawattheures par an — qui peut être exporté vers le réseau national via les lignes haute tension existantes.

Transformer un service public en centre de profit

Sur le plan économique, les chiffres sont frappants. Lorsque les revenus issus de la vente de l’électricité excédentaire au tarif d’achat en Égypte sont pris en compte, le coût actualisé net du projet devient négatif (−94,7 millions de dollars), ce qui signifie que les gains sur 25 à 30 ans dépassent l’ensemble des investissements et des coûts d’exploitation. L’investissement initial d’environ 358 millions de dollars est remboursé en moins de deux ans, et le taux de rendement interne atteint 53 %, bien au‑dessus des infrastructures typiques. Des tests de sensibilité suggèrent que même si les vitesses de vent baissaient, que les panneaux solaires devenaient plus chers ou que les prix de rachat diminuaient, le système hybride resterait plus attractif que la dépendance au seul réseau.

Réduire la pollution tout en sécurisant l’eau

Parce que quasiment toute l’électricité de Ras Ghareb dans ce scénario provient du soleil, du vent et du stockage hydraulique, la dépendance au réseau alimenté par des combustibles fossiles chute fortement. L’étude estime des réductions annuelles d’environ 292 millions de kilogrammes de dioxyde de carbone, ainsi que des baisses importantes de dioxyde de soufre et d’oxydes d’azote — des polluants liés au smog, aux pluies acides et aux problèmes de santé. En pratique, la station hybride n’alimente pas seulement les foyers, les exploitations agricoles et la désalinisation ; elle fonctionne aussi comme une « éponge carbone » régionale, compensant des émissions qui auraient autrement été produites ailleurs sur le réseau.

Un modèle pour d’autres régions côtières

Pour les non‑spécialistes, le principal enseignement est qu’un mélange correctement dimensionné de solaire, d’éolien et de pompage‑turbinage peut faire bien plus que maintenir l’éclairage. À Ras Ghareb, il peut garantir l’eau potable, soutenir la production alimentaire et transformer un service public essentiel en un actif rentable et faible en carbone. Les auteurs soutiennent que cette approche offre un modèle évolutif pour des régions côtières et désertiques similaires dans le monde, où un fort ensoleillement et des vents soutenus peuvent être exploités non seulement pour alimenter des communautés, mais aussi pour produire l’eau dont elles ont besoin pour prospérer.

Citation: Awad, H., Abu El-Nasr, N.S.M., Mahmoud, H. et al. Techno-economic optimization of a grid-connected solar–wind - pumped hydro hybrid system for energy and desalination in Ras Ghareb, Egypt. Sci Rep 16, 14425 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-49904-2

Mots-clés: énergie renouvelable, désalinisation, stockage par pompage‑turbinage, Égypte, systèmes de production hybrides