Mer et Energie

« I;)E NOUVELLES ENERGIES POUR LE FUTUR Depuis le milieu du ~ siècle, les pays industrialisés d'Europe et les États-Unis dépendent essentiellement des combustibles fossiles (le pétro le , le dHiriHM et le gaz naturel) pour assurer leurs besoins énergétiques.

L'émergence de nouveaux pays à hauts taux de croissance dans les années 1980, dont la Chine et l'Inde, a accentué ce phénomène de dépendance.

Actuellement les demandes en combustibles augmentent sans cesse et il est à prévoir des difficukés d'approvisionnement en énergie dans les décennies à venir.

le développement de nouvelles filières énergétiques devient un impératif majeur.

Ces énergies du futur devront être disponibles à échelle industrielle pour se substituer aux énergies dassiques.

De plus, elles devront être moins préjudiciables pour l'environnement que les combustibles fossiles, dont l'utilisation génère des quantités importantes de composés polluants.

Parmi les filières envisageables, les énergies renouvelables présentent des potentiels particulièrement intéressants.

Par énergies renouvelables, on entend toutes les formes d'énergie qui dérivent de l'exploitation de phénomènes géophysiques naturels.

Ettes sont donc.

en théorie, disponibles sans restriction et peu polluantes.

Elles regroupent également les énergies dérivées de l'exploitation des phénomènes dynamiques des océans, appelées énergies de la mer.

lA MER.

SOURCE INÉPUISABlE D'ÉNERGIE ëocifr • mondial recouvre prés de n % de la surface du globe terrestre, avec une profondeur moyenne de l'ordre de 3 800 mètres et un volume de plus de 1 300 millions de km'.

C'est un milieu ouvert qui diffuse de l'énergie par voie mécanique et thermique et agit ainsi sur le dimat et l'environnement terrestre.

C'est aussi un milieu inhomogène qui présente des variations thermiques importantes, à l'origine d'une fraction de la dynamique des eaux marines.

Cette dynamique se manifeste par l'existence de phénomènes de grande ampleur comme les marées et les courants marins.

D'autres, comme les vagues, sont des phénomènes plus modérés.

Ces mouvements océaniques ont depuis longtemps été considérés par l'homme comme des sources d'énergie sans fin et potentiellement rentables.

De nombreuses tentatives ont été menées pour leur exploitation.

Historiquement c'est l'énergie des marées qui a été la plus anciennement utilisée.

Dés le Xl~ siécle sont apparus dans certains estuaires et rivières des « -li•s ;, ..

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», équivalent aux moulins à vent terrestres.

On y utilisait les variations de hauteur d'eau : lors des marées montantes, l'eau s'engouffrait par un êtroit conduit et passait à travers les pales du moulin pour aller alimenter un réservoir, le plus souvent un étang.

le passage d'eau produisait une force motrice mettant en mouvement des meules à grain situées à proximité.

A marée basse, le réservoir restituait l'eau et faisait fonctionner le système à l'envers.

Plus tard, au XIX' siècle, la nécessité de produire de grandes quantités d'énergie pour l'Industrie naissante a favorisé l'émergence de projets de plus en plus nombreux pour l'exploitation des énergies de la mer.

Mais la mer restant un milieu inhospitalier pour l'homme, ce n'est que vers le milieu du siècle suivant que l'exploitation rationnelle et efficace de ces énergies a pu être envisagée.

le principe de base est toujours le même : il s'agit de convertir une énergie potentielle mécanique ou thermique en énergie électrique utilisable par l'homme.

Actuellement grace aux importantes avancées technologiques des dernières décennies, de nombreux projets d'exploitation des énergies de la mer sont développés dans le monde.

Bien que la plupart des systèmes élaborés soient encore à l'état d'expérimentation, certains sont opérationnels il échelle industrielle et présentent des résukats prometteurs.

les filières énergétiques qui sont les plus intéressantes du point de we des rendements obtenus sont celles qui se rapportent aux trois principaux phénomènes dynamiques des océans : les marées, les vagues et les courants marins.

fi!!MMI l'tNEKIE IIMÙIODIŒ le phénomène de marée est lié à l'attraction gravitationnelle de la Terre avec la lune et le Soleil.

Sur Terre, ces interactions entraînent des déformations importantes des surfaces marines.

les déformations provoquent la montée et la redescente périodique des eaux prés des côtes bordant les océans, dont les niveaux marins varient de façon plus ou moins importante (de quelques mètres à plus de 20 mètres dans la baie d'Ungava au Canada).

Aux masses d'eau mises en mouvement par les marées correspondent des potentiels mécaniques énormes.

ëordre de grandeur d'énergie dissipée annuellement par les marées est équivalent à la quantité d'énergie dégagée par la combustion de prés de 2 Gtep (Gigatonnes équivalent pétrole, soit 2.10' tonnes de pétrole).

En comparaison, la consommation d'énergie totale de l'humanité se situe autour de 10 Gtep par an.

Par contre, le phénomène de marée se manifeste sur de grandes distances et l'énergie marémotrice, bien qu'Importante, est malgré tout une ènergie • dispersée •.

la façon la plus efficace de limiter cet effet de dispersion a été de tirer partie de la concentration naturelle de marées en certains lieux de topographie bien définie.

les marées présentant aussi l'avantage d'être hautement prévisibles en fréquences et intensités, il a été possible de construire, dès le début des années 1960, des centrales marémotrices dont les rendements pouvaient être calculés de façon précise.

Ces centrales représentaient les premières filières d'exploitation d'énergie de la mer utilisables à échelle industrielle.

En France, par exemple, la ce,.,le •11ré•otrice de /11 R111ree est en activité depuis 1967.

Établie sur l'estuaire de la Rance, entre Dinard et Saint-Malo, dans les COtes d'Armor, la centrale profite de représentent des mouvements d'eau marées qui sont parmi les plus modérés, mais sont innombrables et importantes au monde (presque 14 l'énergie mécanique de l'ensemble mètres entre la basse et la haute des vagues est elle aussi, énorme.

mer).

le principe de fonctionnement On estime son potentiel mondial de la centrale marémotrice est entre 1 et 2 Terawatts.

C'est une 13,7 TWatts équivalent à celui d'un moulin à valeur du même ordre de grandeur marée.

les flux et reflux périodiques que la puissance électrique Puissance d'eau y sont utilisés pour remplir mondiale utilisée actuellement.

moyenne consommée dons puis vider, akernativement un les vagues sont des phénomènes /emonde bassin de retenue installé en amont aléatoires et ne sont pas prévisibles annuellement de la centrale sur l'estuaire.

A d'un jour à l'autre.

De plus, leur chaque fois, le tniiiSferl d'uu intensité peut varier fortement suivant les saisons.

Ainsi, durant l'été, la puissance des vagues est 39% généralement de l'ordre de quelques dizaines de kW/m (kilowatts par Proportion de l'électricité mètre).

Mais lors de tempêtes mon diale hivernales, elle peut atteindre produit e p ar facilement plusieurs centaines de combustion du kW/m.

la prise en compte de ces charbon.

contraintes a longtemps posé de actionne des groupes convertisseurs véritables défis technologiques à d'énergie à turbine, incorporés dans dépasser.

les centrales J milliards le barrage.

Chaque turbine est houlomotrices doivent être équipées constituée d'un système rotatif à de capteurs d'énergie suffisamment Nombre de hélices couplé à un générateur de sensibles pour extraire l'énergie de personnes dons courant qui transforme l'énergie vagues de faible puissance.

En le monde qui ne motrice de l'eau en électricité.

le site même temps, elles doivent être disposent PfiS de l'électncité.

de la Rance a une puissance installée assez robustes pour supporter sans de 240 MW (millions de watts) qui dommages les perturbations produit annuellement une quantité hivernales.

Des centaines de brevets d'énergie de l'ordre de 500 GWh d'extracteurs d'énergie houlomotrice 50DkW (Gigawatts par heure).

longue de ont été élaborés sans résultats 332 mètres, la centrale marémotrice satisfaisants.

les systèmes Puissance est la seule réalisation au monde véritablement compétitifs ne sont en générée par une d'une telle dimension.

le site est trés activité que depuis la fin du ~ centrale Umpet rentable et satisfait à lui seul 3 %de siécle.

C'est le cas, par exemple, de la consommation électrique totale la centrale houlomotrice limpet qui de la Bretagne, ce qui représente les fonctionne depuis 2000 sur 111e 1,4.10 15 watts besoins en électricité d'une ville de écossaise d'lslay.

la centrale 300 000 habitants.

De plus, la comprend une turbine positionnée Rux de chaleur maintenance de la centrale est aisée au dessus du niveau maximal atteint véhiculé par le et nécessite peu de personnel.

par les crêtes de r11g~œs .

la turbine Gui/stream.

Par contre, le coût environnemental de l'ouvrage n'est pas négligeable.

la centrale barre totalement l'esluaire de la Rance.

Ceci a Centrale de provoqué dès le début de son la Rance exploitation un envasement du site.

ëécosystème local en a été profondément modifié.

Actuellement les centrales marémotrices continuent à être est emprise dans une chambre construites en différents endroits du étanche rigide maçonnée.

Cette monde, mais les contraintes chambre est construite de façon à ce environnementales liées à leur que l'extrémité basse de ses parois technologie limitent leurs baigne dans la mer.

Sous l'effet potentialités.

la filière d'exploitation d'une vague, l'eau remonte dans la 332m d'énergies des marées n'apparait chambre et l'air présent est chassé à de long plus aujourd'hui comme la voie la travers la turbine, ce qui la met en plus intéressante pour l'avenir.

mouvement.

le mouvement produit de l'électricité par convertisseur l'tNEKIE HOUIOMODICE électromécanique.

lors de la L'exploitation de l'énergie des redescente de l'eau au moment du vagues, ou énergie houlomotrice, est creux de vague, l'air est aspiré dans plus récente que celle des marées, la chambre à partir de l'extérieur de mais elle présente des potentialités la turbine et remet le système en plus importantes.

les vagues sont mouvement dans l'autre sens.

la des ondulations périodiques des turbine est donc activée en deux surfaces marines dont l'intensité et temps par l'air que déplacent les la direction dépendent vagues.

le mouvement se essentiellement de l'action des vents.

produisant plusieurs fois par A la différence des marées, elles minutes, l'énergie produite. »