Energies marines énergies du futur ?

L’océan est un vaste réservoir d’énergie. Sous des formes diverses, cette énergie se manifeste par des phénomènes naturels dont la puissance a fasciné les hommes depuis très longtemps. Dès l’Antiquité, ils ont su utiliser les vents et les courants pour mouvoir leurs navires, et le flux des marées pour actionner leurs moulins. Au début de l’ère industrielle, ils ont conçu des machines utilisant l’énergie mécanique des vagues et la chaleur des eaux de l’océan pour servir leur industrie. 

 

L’abondance relative et le faible coût, en termes financiers, de l’énergie produite par la combustion du charbon, puis du pétrole et du gaz, ont enrayé son développement. L’obligation de trouver des énergies moins polluantes est en train de changer la donne ! La valeur de référence de ces besoins est celle de la consommation mondiale actuelle d’énergie primaire, soit 10 milliards de tonnes d’équivalent pétrole par an ou 120 000 TWh/a).

Océans et énergie

Les phénomènes marins susceptibles d’être utilisés pour produire de l’énergie sont nombreux. On se limitera à l’examen de ceux dont l’expérimentation a atteint le stade de la démonstration technique in situ à des échelles extrapolables jusqu’à plusieurs millions de watts (MW) et pour lesquels on dispose d’estimations de coûts de production réputés acceptables économiquement à plus ou moins long terme.
Les phénomènes et les procédés de conversion retenus sont :
- la marée avec les procédés du type “la Rance” et du type “hydroliennes”, 
- le vent avec les éoliennes «en mer», 
- la houle avec les “houlomotrices”, 
- la circulation générale des masses d’eaux avec le procédé “ETM – Énergie      Thermique des Mers”. 
À l’exception des marées qui résultent de l’action de forces gravitationnelles, tous ces phénomènes sont les résultats d’échanges d’énergie et de matière – de l’eau notamment sous ses trois formes : liquide, vapeur et glace – entre les masses d’eau océanique, l’atmosphère et les terres émergées. L’ETM puise dans la chaleur stockée dans l’eau de surface de l’océan tropical. Les éoliennes et les houlomotrices puisent dans le flux commun de l’énergie mécanique exprimée par le vent dont la source primaire est la même que celle de l’ETM.

Quelle fraction de nos besoins en énergie l’exploitation des énergies marines pourrait-elle satisfaire de façon durable ? Pour chacune des formes d’énergie on a quantifié : la puissance moyenne du flux d’énergie exprimée dans l’ensemble des mers et des océans par le phénomène naturel “source”. On l’appelle RNG – Ressource Naturelle Globale. La fraction de ce flux naturel que l’on estime pouvoir exploiter durablement à l’horizon des décennies à venir. On l’appelle PTE, Potentiel Techniquement Exploitable. Ces résultats montrent que l’exploitation des énergies marines pourrait assurer une production annuelle de 120 000 TWh. Ceci est de l’ordre de grandeur de la consommation mondiale actuelle d’énergie primaire.
Ces chiffres montrent aussi que la ressource renouvelable en énergie marine est abondante mais n’est probablement pas démesurée par rapport aux besoins à venir de l’humanité. Il convient de prendre conscience de cette dimension pour ne pas laisser croire que les générations futures pourraient puiser sans réserve dans l’océan toute l’énergie nécessaire à leurs besoins (hors extraction éventuelle des combustibles de la filière “fusion nucléaire”). Le tableau montre que les contributions respectives des quatre formes d’énergies retenues varient dans une fourchette de 1 à 80. Ce résultat, sans occulter l’existence de “niches” propices à l’exploitation de la houle, du vent et des marées dans des sites particulièrement propices, met en évidence l‘importance du potentiel de production de l’ETM. 

 

L’énergie et la houle

Lorsque le vent souffle sur l’océan, il crée des vagues. Si le phénomène dure assez longtemps, il se forme une succession de vagues régulières: la houle. Si elle ne rencontre pas d’obstacles, cette houle peut se propager  sur de longues distances.
La houle est caractérisée par sa “hauteur” de vague H exprimée en mètre, c’est la différence d’altitude entre le creux et la crête, par sa période T exprimée en seconde, c’est le temps qui sépare en un endroit donné les passages de deux crêtes.
La puissance mise en jeu est proportionnelle à H²T. On calcule que sur 1 mètre de largeur face à  la vague une houle courte de période 3 secondes et de hauteur 0,6 mètres a une  puissance de 1 kW. La puissance est  près de 600 fois plus élevée pour une houle longue avec H= 7,5 m et T= 11 s.
Beaucoup de procédés ont été proposés pour capter, concentrer et transformer cette énergie  naturelle en énergie utile. On appelle parfois leurs réalisations des “Houlomotrices”.

La France relance des projets

L’usine marémotrice de la Rance (France) fonctionne depuis 1968 et utilise la force des marées pour produire de l’électricité. L’usine fait 390m de long et produit 500MW/an soit l’équivalent de la production d’une demi centrale nucléaire pour un coût inférieur de 30%. Le choix du tout nucléaire a arrêté ce choix de filière. Trois communautés de communes au large de Bréhat en Bretagne ont décidé de s’unir pour accueillir un centre d’essai des énergies marines. Ce projet, qui devrait voir la mer en 2012, suscite un enthousiasme général. Il devrait faire trois hectares. ERDF a choisi le constructeur irlandais OpenHydro pour mener à terme ce projet de 25M€.

L’Espagne aussi

C’est au large de Santona, petite bourgade à quelques km de Santander en Cantabrie, connue jusqu’alors pour ses anchois que devrait voir le jour ce nouveau type de centrale électrique. Après avoir signé un accord avec la filiale Américaine OPT (Ocean Power Technologies), Iberdrola, la compagnie d’électricité espagnole a démarré la construction d’une usine pilote. Sur une superficie de 2000 m2, 10 bouées géantes de 16 mètres de long et 6 mètres de diamètre transformeront en courant électrique la force des vagues. Les “PowerBuoy”, ces bouées géantes ancrées par 30 mètres de fond, suivent le mouvement des vagues en se déplaçant verticalement le long d’une structure similaire à un piston. Lors de la phase montante, l’eau entre dans une pompe hydraulique. Elle est évacuée sous pression vers un alternateur lorsque la bouée redescend. Le courant est transformé dans des installations sous-marines et acheminé via des câbles vers l’extérieur pour sa distribution par le réseau électrique conventionnel. Cet ensemble génère 2 MW et permet de subvenir aux besoins en électricité d’environ 1500 familles. Amortissement prévu sur 30 ans. Le projet d’un budget initial de 3,25 millions de dollars, pourrait aboutir sur la construction de plusieurs centrales du même type sur toute la côte Cantabrique et totaliser une puissance de 100 MW.

Toute la planète expérimente

Le mighty Whale (Japon) fonctionne aussi par la compression de l’air par le mouvement des vagues, puis passage de cet air dans une turbine qui transforme ce mouvement en électricité. La Norvège avec son SSG (Seawave Slotcone Generator), l’Ecosse avec son Wave Dragon, le Japon avec le Mighty whales, Suède, USA, Australie etc, partout on met en œuvre ces technologies pour fabriquer de l’électricité ou dessaler l’eau de mer avec un souci de pollution zéro.

Avis d’écologiste

Même si le potentiel total estimé de cette filière ne représente que 17 % des besoins planétaires en énergie primaire, la puissance de la houle est une piste énergétique à ne pas négliger et l’engouement planétaire sur le sujet prouve bien son intérêt. La décision la semaine dernière du ministre, Jean-Louis Borloo de doper l’enveloppe destinée à financer des prototypes sur les énergies marines renouvelables en la passant de 30 M€ à 100M€
est une bonne nouvelle pour cette filière en plein essor.



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