Les énergies de la mer

« Centrale Limpet Quand le niveau de l'eau monte, l'air est compressé dans la chambre.

Il circule alors à travers la turbine qui entre en rotation et produit de l'énergie des eaux océaniques.

La somme d'énergie mécanique et thermique vèhiculée par les courants marins est considérable.

On estime ainsi que l'énergie totale consommée par l'humanité est comprise entre 1 et 2 % à peine de l'énergie thermique véhiculée par le Gulf Stream, courant marin de l'Atlantique.

l'explo~tion à grande échelle de l'énergie des courants de surface, la seule qui soit aisément accessible, apparaît donc depuis longtemps comme potentiellement intéressante.

Les tentatives d'exploitation sont anciennes et.

là encore, les difficultés rencontrées ont été nombreuses.

Les projets ------------,.-------------! actuellement développés sont pour la accumulée devient rapidement significative.

La centrale Limpet génère une puissance de l'ordre de 500 kW.

Elle satisfait les besoins électriques de près de 400 foyers écossais.

En plus de ses rendements importants, la centrale Limpet présente comme avantage de ne nécessiter que peu de charges d'entretien et de ne pas créer de gêne au trafic maritime.

Les autres modèles de centrales houlomotrices développés actuellement utilisent directement l'eau de mer pour mettre en mouvement les convertisseurs d'énergie.

C'est le cas de la centrale Seawave Slot-cone Generator (SSG), installée sur l'ile de Kvüsoy, au large de la Norvège.

Le système est construit en plan incliné sur le front de mer.

Lorsque les vagues se projettent sur la centrale, l'eau remonte la pente et dévale à travers plusieurs siphons aménagés dans l'ouvrage.

Des turbines sont positionnées au passage de l'eau.

Elles sont mises en mouvement et produisent alors de l'électricité.

Il existe plusieurs variantes de la centrale SSG, dont certaines ont été aménagées en systèmes flottants.

Ces centrales houlomotrices sont difficiles à mettre au point et leur entretien est plus délicat que les installations de rivage.

Mais ces systèmes présentent l'avantage d'augmenter considérablement les potentiels énergétiques à exploiter.

C'est le cas du Wavedragon, issu d'un projet européen et qui est encore au stade de prototype.

Cette centrale a été conçue pour être opérationnelle en pleine mer, à une vingtaine de kilomètres des côtes.

Elle est constituée d'une plateforme flottante, dont la partie centrale est surélevée par rapport au niveau moyen de l'eau.

Lors de fortes vagues, l'eau est projetée sur la plateforme.

Elle s'écoule ensuite le long de siphons traversant la plateforme et actionne, ici aussi, des turll/11es géllémrlces d'électricité.

l'électricité produite est ensuite transférée à terre par un cAble sous-marin long de plusieurs dizaines de kilomètres.

Des variantes du Wavedragon, présentant des formes et des dimensions variées, sont développées actuellement et pourraient présenter des rendements optimaux dès les prochaines années.

La centrale houlomotrice ondulante Pelamis, développée en Écosse, est un système flottant de 120 mètres de long et qui pèse 750 tonnes.

Le Pelamis est composé de quatre cylindres reliés par des articulations mobiles.

Son groupe convertisseur d'énergie est constitué de vérins hydrauliques reliant deux à deux chacune de ses articulations.

Le mouvement périodique des vagues entraine l'ondulation du Pelamis.

Les vérins se contractent à chaque mouvement et envoient alors du fluide à haute pression vers les convertisseurs.

l'électricité est générée, puis transférée à terre par un cAble conducteur sous­ marin.

Les rendements de la centrale Pelamis sont tout à fait performants puisqu'elle produit actuellement une moyenne de l'ordre de 800 kilowatts par heure, ce qui correspond à la consommation effective de 500 foyers d'hab~tion.

De plus, le Pelamis est une structure presque totalement immergée qui occasionne peu de gêne visuelle.

Depuis quelques années, de nouveaux modèles de centrales houlomotrices ont été élaborés.

Ces centrales sont équipées de convertisseurs à flotteurs.

La centrale Oweco est constituée de l'assemblage de dizaines de ces convertisseurs à flotteurs liés à un socle dérivant à quelques mètres de profondeur sous la surface des eaux marines.

Le système convertisseur d'énergie est simple.

Chaque flotteur est soumis au mouvement des vagues en surface, et est relié par un tube coulissant dans un cylindre au socle de la centrale.

Le socle restant à profondeur constante, le flotteur étire puis contracte le tube coulissant.

qui agit comme un vérin et est couplé à un système produisant l'électricité.

La transmission d'énergie électrique vers la terre se fait là encore par cable.

La centrale Oweco est encore en développement mais montre déjà des rendements susceptibles d'élargir son utilisation à grande échelle.

l!'~NEIGIE DES COUIANTS MAllNS La troisième catégorie de filières énergétiques se rapporte à l'explo~tion d'énergie des courants marins.

Les courants correspondent à des déplacements continus d'eau qui sillonnent les océans sur des milliers de kilomètres, avec des vitesses approchant parfois plusieurs mètres par seconde.

Il existe deux grands types de courants.

Les courants de surface sont générés par les vents et circulent à la surface des océans.

Les courants de profondeur, eux, progressent sur les fonds.

Leur existence est une conséquence des variations thermiques plupart en voie d'expérimentation.

Les capteurs d'énergie qui semblent les mieux adaptés aux caractéristiques dynamiques des courants marins sont les hydroliennes, l'équivalent marin des éolie11nes.

Les hydro liennes sont fixées aux fonds marins, ou peuvent être surélevées en étant fixées à des mats de suspension.

Elles sont de formes et de dimensions variées, certaines fonctionnant avec des rotors axiaux, d'autres avec des rotors équatoriaux.

La densité de l'eau de mer étant 800 fois plus élevée que celle du vent, à dimension égale une hydrolienne produit beaucoup plus d'énergie qu'une éolienne.

Les hydroliennes ont donc des dimensions moins importantes, ce qui simplifie leur entretien.

Depuis quelques années, plusieurs pays se sont lancés dans des projets d'explo~tion d'énergie des courants par hydroliennes.

Les résultats obtenus sont encore insuffisants mais tendent à montrer que ces systèmes, une fois optimisés, pourraient devenir assez performants pour une utilisation rentable à grande échelle.

Les hydroliennes présentent plusieurs avantages.

Tout d'abord, les courants étant constants en direction et en intensité, elles peuvent être fixées de façon définitive dans une configuration telle que le capteur d'énergie soit le plus exposé aux courants et présente donc toujours des rendements optimaux.

De plus, ces systèmes complètement immergés n'entrainent pas ou peu de gêne pour les trafics maritimes.

Par contre, les conditions d'usure dans un tel milieu de forts courants d'eau et de pressions importantes devront être prises en compte pour confirmer la rentabilité à long terme des hydroliennes.

Enfin, il existe quelques modèles de centrales développés actuellement et dont le système convertisseur d'énergie ne repose pas sur le principe de l'hydrolienne.

Ils sont peu nombreux, mais parmi eux, certains sont performants.

C'est le cas des systèmes fonctionnant d'après le principe de l'aile battante.

Il s'agit d'un appareil comprenant un cadre fixe supportant un bras mobile en forme de queue de baleine.

Le bras oscille sous l'influence du courant.

Ces battements mécaniques sont transformés en énergie électrique au niveau de vérins fixés entre les montants rigides et le bras mobile.

DES RUlUS D' AVENll l'élaboration, puis l'expérimentation de diverses technologies d'explo~tion des énergies de la mer ont montré que certaines d'entre elles présentent des potentialités particulièrement intéressantes.

Parmi celles-ci, on peut citer la centrale ondulante Pelamis.

Le Portugal est en train de se doter de trois de ces appareils, dont la mise en activité au large d'Aguçadoura, au Nord du pays, est prévue pour les prochaines années.

l'explo~tion des machines devrait satisfaire les besoins en électricité de plus de 1 500 foyers.

Dans les années suivantes, il est déjà prévu d'installer une centaine de machines, qui pourraient alors produire une puissance globale de l'ordre de 500 MW.

Ceci rendrait le projet rentable et ferait du Portugal le premier producteur mondial d'électricité produite à partir des vagues.

Pour ce qui concerne l'explo~tion de l'énergie des courants marins, plusieurs projets ambitieux sont aussi élaborés.

En France, par exemple, un projet d'installation d'un réseau d'hydroliennes est en cours de développement Les côtes françaises disposent d'un potentiel énergétique de courant marin s'élevant à près de 6 GW (6.10' watts), dont l'exploitation permettrait de couvrir environ 5 % de la production électrique française actuelle.

Pour atteindre cette capacité de puissance, équivalente à celle de deux à trois centrales nucléaires, il faudrait alors installer un rideau de 4 500 hydroliennes en fond de mer.

Un tel rideau d'hélices aurait une longueur de près de 21 km et serait disséminé à moins de 6 km des côtes, entre les nes de Sein et Ouessant Totalement immergé, il ne devrait pas induire de gêne à la navigation.

De tels projets ne paraissent pas irréalisables et semblent surtout dépendre de financements indispensables à leur réalisation.

La compétitivité de ces énergies devra donc être démontrée dans le futur, et les promoteurs industriels devront avoir la garantie de retours assez rapides des lourds investissements nécessaires.

Suivant le protocole de Kyoto, régissant la gouvernance internationale sur le climat, la France s'est engagée à produire 21 % de son énergie sous forme renouvelable d'ici 2010.

l'exploitation des énergies de la mer pourrait trouver là une voie d'investissements importante l'amenant à devenir une source majeure pour les énergies du futur.

LA DMISIRCATION DES RUllES Les filières énergétiques explo~nt les phénomènes dynamiques des océans · ne sont pas les seules pouvant présenter des rendements intéressants.

On peut citer la filière d'utilisation de l'énergie thermique des mers, appelée ETM.

Elle repose sur l'explo~tion de l'énergie qui s'échange entre les eaux froides des profondeurs et les eaux plus chaudes de surface.

Cette énergie thermique des mers est déjà utilisée, notamment dans les zones intertropicales où ces différences de température sont importantes.

Elle sert, entre autres, à la climatisation de certains hôtels ou édifices publics mais pourrait trouver des champs d'application plus vastes.

Une autre voie d'exploitation des énergies de la mer se rapporte aux énergies d'origines biologiques et surtout algales.

Les 11/gues sont des microorganismes qui présentent des taux de croissance très importants.

Elles synthétisent des composés hautement énergétiques, comme certains corps gras.

Leur mise en culture intensive pour l'obtention de quantités industrielles de ces composés pourrait être à l'origine de nouvelles filières énergétiques rentables.

Fonctionnement d'une hydrolienne Tour rotative Les turbines entrent en rotation sous l'effet des courants marins.

Associées à un générateur, elles créent alors de l'énergie électrique qui est acheminée jusqu'au rivage par les cables.

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