Dossier : Les énergies marines, "énergies bleues"

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Décryptages

L'énergie houlomotrice : l'utilisation du mouvement perpétuel

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En mer, la force des vagues est considérable et omniprésente. Tous les pays ne sont pourtant pas dotés du même potentiel. Chez les mieux exposés, différentes techniques de récupération de l'énergie des vagues (appelée aussi énergie houlomotrice) ont été imaginées.

Un serpent Pelamis
Les caissons articulés du « serpent » Pelamis en assemblage dans le port de Peniche, au Portugal. © Wikicommons

Des rendements théoriques supérieurs à l’éolien

Si la quantité d’énergie générée par les vagues est faible (1 W/m²/an, soit 200 fois moins que l'énergie solaire directe), elle est multipliée par l’immense superficie marine qui permet de la récupérer. La ressource moyenne globale en énergie des vagues se situerait entre 1,3 et 2 TW d'après le World Energy Council, soit l'ordre de grandeur de la puissance En physique, la puissance représente la quantité d'énergie fournie par un système par unité de temps... électrique mondiale installée (~2 TW)1.

Présente sur toutes les côtes de tous les océans du monde, elle est toutefois plus importante dans certaines régions, comme l'Atlantique Nord, avec une puissance de 45 kW/m, et particulièrement au large des îles britanniques. En France, son potentiel serait de 40 TWh/an.

Les rendements attendus de l'énergie houlomotrice sont bien supérieurs à ceux produits par l'éolien. Cependant, les obstacles au recours à l'énergie des vagues sont importants :

  • la corrosion Altération d'un matériau sous l'effet de facteurs physiques ou physico-chimiques... des matériels immergés ;
  • les problèmes de fragilité liés à l'amarrage des éléments en mer ou les risques liés à l’utilisation de systèmes mécaniques mobiles dans un milieu très agité ;
  • les enjeux environnementaux : les installations côtières peuvent défigurer le paysage et les installations off-shore peuvent interférer sur la faune, la circulation maritime et les activités de pêche.

Une diversité de techniques

Il existe plusieurs types de dispositifs pour récupérer l'énergie des vagues :

  • des colonnes d'eau oscillantes côtières qui recueillent les vagues en fin de course. L'eau entre dans un caisson où elle comprime de l'air qui fait tourner une turbine entraînant un générateur électrique ;
  • des colonnes d'eau oscillantes immergées, des bouées sous-marines en mouvement qui montent, descendent et tanguent au gré des vagues. Ancrées dans les fonds marins, leur mouvement actionne un piston qui aspire de l'eau de mer dans une turbine ou comprime de l'air ou de l'huile qui va faire tourner un moteur et entraîner un générateur d'électricité ;
  • des débordements de chenal : sur le rivage, 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 situé au-dessus du niveau de la mer et qui se remplit peu à peu. L'eau du réservoir revient à la mer en passant à travers une turbine qu'elle fait tourner.
  • la plateforme à déferlement : en pleine mer, 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. Ce « dragon des mers » atteint plus de 200 mètres d'envergure pour un poids d'environ 30 000 tonnes.
  • des caissons flottants reliés entre eux par des charnières articulées, formant une sorte de « serpent Pélamis ». Les vagues déplacent les caissons selon leurs mouvements. L'énergie est récupérée au niveau des articulations mobiles entre chaque caisson grâce à des pistons actionnant des pompes à huile sous pression.

Des projets européens

Le développement technologique de l'énergie houlomotrice se poursuit depuis plus de 20 ans dans plusieurs pays européens.

  • le projet Searev1 a été lancé en France à l'École Centrale de Nantes, en 2003. En 2013, les possibilités d’industrialisation ont été mises à l’étude. Il s'agit d'un système off-shore de flotteur clos et étanche dans lequel est suspendue une roue de 9 mètres de diamètre, lestée de béton dans sa moitié inférieure et jouant le rôle d'un pendule. Sous l'action des vagues, le flotteur se met à osciller et entraîne le va-et-vient de la roue. Des pompes hydrauliques liées à la roue pendulaire chargent des accumulateurs à haute pression. En se déchargeant, ces derniers livrent leur énergie à des moteurs hydrauliques qui entraînent des générateurs d'électricité. L'électricité est ramenée à terre par un câble sous-marin. D'une longueur de 24 mètres et d'un poids de 1 000 tonnes, une unité Searev aura une puissance de 500 kW. À terme, une ferme houlomotrice serait constituée de plusieurs dizaines de modules ancrés par 30 à 50 mètres de fond, à 5 ou 10 km des côtes. 
  • le projet Pélamis2, relève du  type de chaîne de caissons flottants. Fondé dès 1998, le groupe Pelamis Wave Power a déjà conduit de multiples opérations pilotes, en Ecosse notamment et au Portugal. Lors des tests près des îles Orkney, de premières connections ont été réalisées entre les Pelamis et le réseau électrique. Mais ces projets cherchent encore des investisseurs pour des applications industrielles ;
  • le projet Limpet3 est testé depuis 2000 sur l'île d'Islay (Ecosse). Il recourt à la technologie des colonnes d'eau oscillantes côtières pour une puissance de 500 kW ;
  • un prototype Wave Dragon4 est lancé en 2007 au pays de Galles. Il utilise la technologie de plateforme à déferlement pour une capacité de 7 MW. 

 

Sources :

(1) CNRS
(2) Pelamis
(3) Limpet
(4) Wave Dragon

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