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Les vagues à la surface des mers sont créées
par le vent. La quantité d’énergie générée
est faible (1 W/m²/an, soit 200 fois moins que d’énergie
solaire directe). Mais comme les vagues se déplacent de manière
très économe, on peut espérer récupérer
presque toute l’énergie créée sur de vastes
surfaces marines, en installant des capteurs le long des côtes.
La puissance théoriquement récupérable est estimée à 50 kW
par mètre de côte. Le problème est que l’énergie
tend à se dissiper lorsqu’on se rapproche de la côte :
pour 50 kW/m à 20 km de la côte, on peut tomber à seulement
20 kW/m à 1 km
de celle-ci. Il faut donc trouver un compromis entre la distance de
la côte (les coûts augmentent quand on s’en éloigne)
et l’énergie récupérable (qui diminue quand
on s’en rapproche). L’énergie des vagues n’est
pas la même partout, et elle varie suivant les saisons. Elle est
importante en Europe du Nord-Ouest, en particulier le long des côtes
britanniques.
Les techniques
Il existe 4 principaux types de dispositifs pour récupérer l’énergie des vagues :
des bouées sous-marines en mouvement (colonnes d’eau oscillantes immergées), qui montent, descendent et tanguent au gré des vagues. Ancrées sur le fond, leur mouvement actionne un piston, aspire de l’eau de mer dans une turbine ou comprime de l’air ou de l’huile qui va faire tourner un moteur ;
des colonnes d’eau oscillantes côtières : en fin de course, les vagues entrent dans un caisson où elles compriment l’air emprisonné. Cet air comprimé fait tourner une turbine ;
des débordements de chenal : les vagues s’engouffrent dans un chenal qui se rétrécit de plus en plus. Elles enflent et débordent par-dessus la digue d’un réservoir qui se remplit peu à peu. L’eau du réservoir revient à la mer en passant par une turbine qu’elle fait tourner. Le réservoir peut se trouver sur la côte mais il existe aussi un projet de système de ce type flottant (qu’on appelle une plateforme à déferlement) ;
des caissons flottants reliés entre eux par des charnières articulées. Les vagues déplacent les caissons dans tous les sens. On récupère de l’énergie au niveau des articulations mobiles entre les caissons, grâce à des pistons actionnant des pompes à huile sous pression.
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| Schéma de fonctionnement d'une usine utilisant l'énergie des vagues. |
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Il existe plusieurs projets de centrale électriques « houlomotrices ». Ces projets sont en tests ou même encore sur le papier, et on ne sait pas encore lequel ou lesquels s’imposeront dans le futur. Ce seront certainement les plus résistants aux tempêtes et ceux dont la durée de vie sera la plus longue :
Projet Pélamis utilisant la technologie des tronçons articulés – 750 kW aux îles Orkney en test en 2004, 3 x 750 kW au large du Portugal en projet commercial pilote en 2006.
En juillet 2004, c’est un « serpent de mer houlomoteur » qui est lancé en Écosse. Quatre caissons flottants sont reliés entre eux par des charnières articulées. Baptisé Pélamis (du nom d’un serpent mythologique), le monstre fait 150 m de long et pèse 750 tonnes. Si tout va bien, des troupeaux de 30 à 40 Pélamis pourraient bientôt constituer des centrales électriques capables d’alimenter 20 000 foyers en électricité avec une capacité de 20 MW/km² d’océan.
Projet Wave Dragon utilisant la technologie de plateforme à déferlement – 7 MW au pays de Galles en prototype en 2007.
Les vagues franchissent un plan incliné montant et remplissent un réservoir qui se vide ensuite en actionnant une turbine. Un dispositif d’amarrage permet à l’appareil de s’orienter perpendiculairement à la direction des vagues. La taille de ce dragon des mers est impressionnante : plus de 200 m d’envergure et un poids d’environ 30 000 tonnes. En cas de forte tempête, il y a de la tension sur les amarres : gare au décrochage de l’appareil, qui pourrait ensuite dériver dangereusement pour la navigation ! C’est pourquoi des tests de longue durée sont nécessaires.
Projet Limpet utilisant la technologie des colonnes d’eau oscillantes côtières – 500 kW sur l’île d’Islay en Ecosse, prototype testé depuis 2000.
Ces projets côtiers ont un gros inconvénient : ils défigurent la côte où ils sont installés. Une solution possible : les cacher dans des recoins de falaise artificiellement créés.
Plusieurs projets à colonnes d’eau oscillante ou bouées oscillantes sont en cours de tests ou au stade de prototype (AWS au Portugal – 2 MW ; Powerbuoy à Santona en Espagne – 125 kW ; IST de Lisbonne au Nord-Ouest des Açores – 400 kW ; MRC 1000 au large de Brest – 2 MW ; Manchester Bobber en Angleterre)
Projet Searev avec une technologie originale basée sur un balancier interne, dont un prototype de 500 kW doit être testé en 2008.
Enfermé dans une coque étanche, un énorme cylindre de béton (400 tonnes) évidé dans sa moitié supérieure oscille comme un pendule au gré des vagues. La masse concentrée du demi-cylindre amplifie le mouvement des vagues. L’énergie de ce méga-pendule est transformée en électricité grâce à des pompes hydrauliques. Un Searev mesurera 24 m de long sur 14 m de haut et pèsera 1000 tonnes. Il pourra délivrer 20 à 30 MW/km² d’océan.
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| Les vagues créées à la surface des mers sont une source d’énergie à explorer
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