Les énergies marines

Comment capter la formidable force des océans ?

©WIKIMEDIA / EUROPEAN MARINE ENERGY TEST CENTER (EMETC)

©IMAGES COURTESY OF MAKAI OCEAN ENGINEERING, INC.

1. Un potentiel difficile à dompter
Les océans pourraient produire entre 100 000 et 150 000 térawatts-heure (TWh) par an, à comparer aux quelque 22 000 TWh de la production électrique mondiale actuelle, toutes sources confondues. Mais ce calcul est théorique : il faut trouver les bons emplacements, assurer la maintenance en milieu corrosif, ne pas gêner la pêche ou le tourisme, trouver des investissements. Et mettre au point les bonnes techniques ! Sur la photo, installation d’un câble d’hydrolienne au large de l’île d’Ouessant en Bretagne.

2. L’utilisation la plus ancienne, les marées
Le principe d’une usine marémotrice est de retenir les eaux de la mer au moment de la marée montante, puis de les relâcher à marée descendante au travers de puissantes turbines. À l’usine de la Rance, en France (photo), 24 turbines fonctionnent dans les deux sens, en marée montante et descendante. La création de bassins de retenue complémentaires permettent d’augmenter la puissance.

3. La nouvelle dominance mondiale de la Corée
Inaugurée en 1966, l’usine marémotrice française installée sur les 750 mètres de l’estuaire de la Rance, près de Saint-Malo, a longtemps été la plus puissante unité de ce type dans le monde, avec une puissance installée de 240 MW (photo). Mais, l’usine sud-coréenne de Sihwa, installée dans la baie de Kyung Ki en 2011, lui a « soufflé » le titre avec 254 MW. Le Canada, la Russie et la Grande-Bretagne ont divers projets plus ambitieux en préparation.

4. La technique du lagon artificiel
Une société britannique, Tidal Lagoon Power, prévoit de développer dans la baie de Swansea (sud du Pays de Galles) un système inédit. Le principe est également d’utiliser les différences de niveaux entre marée haute et marée basse, mais le bassin de retenue est un lagon artificiel, créé sur la mer grâce à une longue digue en forme de U. Entre 60 et 90 turbines placées sur cette digue permettraient d’obtenir une capacité dix fois supérieure à celle du barrage de la Rance.

5. L’énergie houlomotrice
L’énergie des vagues en perpétuel mouvement, c’est-à-dire de la houle, peut être captée grâce à diverses techniques. Le projet Pelamis, ici testé au Centre européen de l’énergie marine dans les îles Orcades (Orkney Islands), au nord de l’Ecosse, consiste à relier des caissons flottants par des charnières, formant ainsi une sorte de serpent. L’énergie électrique est produite par le mouvement de ces articulations.

6. Des bouées qui montent et descendent
D‘autres techniques, pour la plupart encore en test, permettent de capter l’énergie de la vague : caissons où la vague s’engouffre pour comprimer de l’air, chenal sur le rivage qui capture la vague, ponton en pleine mer sur lequel la vague roule. On utilise aussi des bouées sous-marines ancrées sur le fond et relié à une plateforme légère en surface. Leur mouvement vertical est transformé en énergie. Une unité comme celle sur la photo a une capacité de 150 kW.

7. Les plateformes à débordement
Un plan incliné placé face aux vagues permet de capter l’eau qui remplit un réservoir. Quand celui-ci se vide, l’eau qui s’écoule met en mouvement une turbine. Ce « dragon des mers » (voir photo) atteint plus de 200 mètres d'envergure pour un poids d'environ 30 000 tonnes.

8. Le secteur prometteur des hydroliennes
De même que le vent est transformé en électricité par les éoliennes, la force des courants marins peut être captée par des hydroliennes placées sur le fond de la mer. La rotation des turbines entraîne un alternateur qui produit un courant électrique variable en fonction du courant. Celui-ci est redressé par un convertisseur avant d’être ramené à terre. Sur la photo, test d’une hydrolienne près de l’île d’Ouessant (projet Sabella).

9. Une technologie très avancée
Des parcs d’hydroliennes sont déjà entrés en activité dans le monde, comme en Norvège ou en Floride. En France, depuis 2012, l’électricien EDF teste à Paimpol-Bréhat, en Bretagne, un modèle d’une puissance de 2 MW (l’équivalent d’une éolienne terrestre) conçu par une filiale du groupe de construction navale DCNS. L’hydrolienne mesure 16 mètres de diamètre pour un poids de 850 tonnes (photo). Deux de ces unités devraient entrer en service en 2019.

10. L’île d’Ouessant alimentée en électricité « marine »
Une hydrolienne (dite Dallea D10) a été immergée en juin 2015 par 55 mètres de fond dans la passe du Fromveur, entre les îles de Molène et d’Ouessant, en Bretagne. Elle est la première hydrolienne française à avoir injecté de l’électricité dans un réseau, celui de l’île d’Ouessant. Mais elle a dû être remontée plusieurs mois pour des réparations, signe de la difficulté de la maintenance dans un tel environnement.

11. Les difficultés de l’environnement marin
Par définition, l’exploitation des énergies marines implique des opérations en milieu difficile, déjà rencontrées dans le secteur offshore des hydrocarbures. Les haies à franchir sont nombreuses : la mise en place des installations de production, la pose des câbles qui rapatrient l’électricité à terre, la maintenance régulière pour surveiller les effets de la corrosion par le sel ou les micro-organismes marins. Ces contraintes accroissent le coût de revient des énergies marines.

12. Les hydroliennes adaptées aux rivières
Il ne s’agit plus d’énergie « marine », mais les études sur les hydroliennes ont conduit à développer des modèles plus petits, adaptés au courants des rivières. Sur la photo, un modèle de la société Hydroquest utilisé sur la Loire, près d’Orléans, en France.

13. L’énergie osmotique
L’énergie osmotique utilise le mouvement de l’eau à travers une membrane. Celle-ci sépare deux compartiments, l’un d’eau douce, l’autre d’eau de mer. La membrane ne laissant pas passer les sels minéraux, les cristaux de sel attirent l’eau douce qui est de l’autre côté. Statkraft, compagnie d’électricité norvégienne, a inauguré en 2009 sa première installation osmotique à Tofte, en Norvège (photo). D’autres unités sont en cours d’installation au Japon et aux États-Unis.

14. L’énergie thermique des océans
Les États-Unis et le Japon conduisent activement des recherches sur l’utilisation de l’énergie thermique des mers, produite à partir des différences de températures entre les couches situées à diverses profondeurs. Sur l’île d’Hawaï (États-Unis), la société américaine Makai Ocean Engineering teste depuis 2015 une station terrestre qui pompe l’eau à différentes profondeurs. Une extension en pleine mer, à partir d’une plateforme, est mise peu à peu en place (photo).

15. Une image de la plateforme « thermique »
La station mise en place à Hawai (États-Unis), en coopération avec des sociétés japonaises, ressemblera un peu à une plateforme pétrolière. Mais il s’agit dans ce cas de conduits qui vont puiser l’eau plus ou moins profondément, donc à des températures variables. L’eau plus chaude prélevée en surface va vaporiser un fluide – qualifié de « caloporteur », c’est-à-dire qui transporte la chaleur. Le fluide vaporisé fait tourner une turbine. L’eau plus froide venue du fond ramène le fluide caloporteur à l’état liquide, enclenchant ainsi un nouveau cycle.