L'énergie des océans : marémotrices, houlomotrices, hydroliennes, EMT

L'énergie des océans : définition

L'énergie marine provient de l'énergie potentielle, cinétique, thermique et chimique de l'eau de mer, qui peut servir à produire de l'électricité, de l'énergie thermique ou de l'eau potable. Des technologies très diverses peuvent être employées, comme les centrales marémotrices, les turbines sous-marines exploitant les marées et les courants océaniques, les échangeurs de chaleur fondés sur la transformation de l'énergie thermique des océans et divers systèmes qui tirent profit de l'énergie des vagues et des gradients de salinité.

L'énergie des océans est potentiellement considérable, mais elle est très dispersée et donc difficile à collecter et loin des lieux de consommation.
La seule qui ait été vraiment captée jusqu'ici est l'énergie des marées mais seulement sur quelques sites.

À l'exception des centrales marémotrices, les technologies océaniques en sont au stade de la démonstration et des projets pilotes, et nombre d'entre elles exigent davantage de recherche-développement. Certaines de ces technologies se caractérisent par une forte variabilité de la production énergétique et des niveaux de prévisibilité (par ex. vagues, amplitude des marées et courants), alors que d'autres sont susceptibles d'être exploitées de façon quasi continue ou même contrôlable (par ex. l'énergie thermique des océans et le gradient de salinité).

Près des côtes, l'amplitude des marées entre le niveau de basse mer et le niveau de haute mer peut dépasser dans certains sites 15 m (baie de Fundy au Canada). Et c'est cette énergie potentielle due à cette différence de hauteur qui est captée par les centrales marémotrices.

Actuellement, le Royaume-Uni se positionne comme leader des technologies houlomotrices et marémotrices, c'est le premier pays au monde capable de lancer les premiers projets de production d'énergie marine à l'échelle commerciale.

Les centrales marémotrices

Il faut donc installer un barrage pour créer exploiter cette différence de hauteur d'eau. Le barrage set muni de "pertuis" (ouvertures) : lorsque la marée monte, ils sont ouverts et le niveau de l'eau monte dans le bassin. Dès que la mer redescend, on ferme les pertuis pour conserver l'eau. Puis, dès que la différence de hauteur entre le niveau du bassin et celui de la mer est suffisant, on peut "libérer" l'eau du bassin en la dirigeant vers des trubines qui vont générer de l'électricité.
Ainsi, l'énergie des marées est une énergie variable mais elle peut être prévue des années à l'avance.

Comme pour les barrages fluviaux, c'est l'investissement qui coûte le plus cher dans une centrale marémotrice, le coût d'exploitation est en revanche très faible vu le peu de frais de maintenance.

Enfin, l'énergie engendrée par les vagues et l'énergie thermique sont d'autres potentialités liées à l'exploitation de la mer.

Les centrales marémotrices ont des investissements lourds et un fonctionnnement intermittent mais il n'y a pas de combustible, peu de frais d'exploitation, de maintenance et une forte disponibilité.
La première et la plus puissante usine marémotrice au monde fut construite en France en 1966 dans l'estuaire de La Rance avec une puissance de 240 MW. Les autres sont beaucoup plus petites puisque la plus importante après cette première se situe dans la baie de Fundy au Canada avec une puissance de 18 MW.
Pourtant, les potentialités ne manquent pas dans le monde et s'élèveraient de 500 à 1 000 TWh/an.

• L'actualité sur les centrales marémotrices

Les centrales houlomotrices

Comme leur nom l'indique, ces centrales profitent de la houle des vagues pour produire de l'électricité. L'oscillation de la houle à la surface de l'eau entraîne l'oscillation verticale de flotteurs en série. Ces flotteurs entraînent à leur tour l'arbre d'un générateur d'électricité placé en hauteur, à l'abri de l'humidité sur, par exemple, des plates-formes pétrolières flottantes hors-service. Cette source d'énergie peut aussi être récupérée via des cloches à compression ou dépression.

La récupération de l'énergie des vagues par des systèmes dits « houlomoteurs » permet d'accéder à une ressource énergétique qui présente de nombreux avantages. C'est l'énergie renouvelable la plus dense avec un potentiel de production immense. Ses caractéristiques en font une ressource qui pourrait atteindre une capacité de production proche de la production nucléaire mondiale.

"Si la connaissance de la puissance moyenne est un prérequis, la constance de la ressource conditionne aussi la rentabilité d'une ferme houlomotrice. Ainsi, autour de l'archipel d'Hawaii, bien connu pour ses vagues gigantesques issues des tempêtes du Pacifique Nord ou de l'océan austral, ce sont en fait les modestes vagues, hautes de 1 à 2 m, levées par les alizées qui garantissent l'essentiel de la ressource" indique Jean-François Filipot, Responsable programme de recherche France Énergies Marines.

• L'actualité sur les centrales houlomotrices

Les hydroliennes

Les hydroliennes transforment l'énergie des courants marins en électricité, comme les éoliennes avec le vent. Des turbines sont implantées sur une structure fixée au sol et totalement immergées. Elles récupèrent l'énergie cinétique des courants sous-marins et la transforment en énergie électrique. Plus les courants sont forts, plus les hydroliennes génèrent d'électricité.

Par ailleurs, à dimension égale, une hydrolienne produit plus d'énergie qu'une éolienne puisque la densité de l'eau est 800 fois plus élevée que celle du vent. Enfin, l'impact visuel est nul ou quasi-nul.

Le marché de l'énergie hydrolienne représente dans le monde une puissance exploitable d'au moins 115 GW.

Test d'une hydrolienne

• L'actualité sur les hydroliennes

L'Energie Thermique des Mers (ETM)

Le principe de l'énergie thermique des mers (ETM) consiste à exploiter la différence de température entre l'eau de surface, à environ 25 °C, et les eaux profondes (– 1 000 m), à environ 5 °C. Cette différence de température existe naturellement dans les mers tropicales et permet de produire de l'électricité 24 heures sur 24 toute l'année.

L'ETM pourra contribuer à terme à remplacer l'énergie fossile et répondre aux besoins croissants en électricité des territoires situés dans les tropiques et à leur future autonomie énergétique.

Principe de fonctionnement de l'Energie Thermique des Mers développé par DCNS
© DCNS