Énergie des mers

8/2/2019 nergie des mers

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nergie des mers

Rsum

Les nergies renouvelables marines thoriquement exploitables sontnombreuses et varies. On ne considre ici que celles dont on estime que la

faisabilit technique est dmontre. Leur exploitation raisonne permet deproduire de llectricit exportable terre, et demain de lhydrogne. Dansla qute de nouvelles sources dnergie nmettant pas de gaz effet deserre, les nergies marines mritent dtre mises contribution, dautant

plus que notre pays contrle dimmenses tendues ocaniques. Certains pays europens se sont dj lancs dans la matrise de ces nergies grande chelle et soutiennent activement la R&D et lindustrie.

Le dveloppement harmonieux de cette nouvelle manire dexploiter la merdoit se faire en concertation troite avec les autres usagers de lespacemaritime. La connaissance indispensable de tous les impactsenvironnementaux et socitaux ne peut tre acquise que parlexprimentation in situ dinstallations pilotes de taille significative. LaFrance a dj engag de facto cette dmarche avec le lancement dun

premier appel doffre pour 500 MW dolien offshore. Les nergieshydrolienne et houlomotrice ncessitent des exprimentations au stade de

pilotes industriels de tailles beaucoup plus modestes. Le cot associ ces

pilotes est faible au regard de la ressource franaise qui est considrable etdes enjeux potentiels en termes conomiques pour les zones littorales.Plus tard au cours de ce sicle, lnergie thermique des mers constitueraune source dnergie incontournable pour le dveloppement durable delarges zones du Monde.

1. IntroductionLa mer est un milieu fluide riche en flux nergtiquesqui peuvent tre exploits sous lesformes suivantes:

- nergie olienne offshore: Le vent est nettement plus fort en mer qu terre. Ilstablit sur les vastes tendues libres dobstacles

- nergie des vagues (houlomotrice): Le vent soufflant sur de grandes surfacesmarines cre des vagues et concentre ainsi lnergie olienne. La houle peutvoyager sur de trs longues distances et apporter sur une cte de lnergie qui at collecte fort loin.

- nergie des courants de mare: Les mares provoquent de puissants courantsqui sont concentrs en certains endroits prs des ctes.

- nergie thermique des mers: Dans locan de la zone intertropicale, ladiffrence de temprature entre leau de surface et leau profonde dpasse 20C.

Lutilisation dune machine thermodynamique permet de convertir une partie dela chaleur de leau chaude en nergie lectrique.


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- nergie osmotique: Une membrane semipermable mise en contact avec deleau douce sur une face et de leau de mer sur lautre face est soumise unepression osmotique. Ce phnomne peut tre mis profit pour rcuprer delnergie.

- nergie marmotrice: le flux et le reflux de la mare est utilis pouralternativement remplir ou vider un bassin de retenue en actionnant des turbinesincorpores dans le barrage crant cette retenue.

Lexploitation de toutes ces nergies est possible et a dj commenc en divers endroitsdans le Monde, des stades divers de dveloppement. On va examiner ci-dessous lasituation pour chacune de ces formes dnergie et lvolution envisage pour le futur.Dans ce texte, on ne sintresse quaux nergies renouvelables pouvant tre utilisespour la production dnergie exportable terre, sous forme dlectricit, ultrieurementdhydrogne.

Leur exploitation nimplique pas dapports anthropiques dans la biosphre,

contrairement la combustion dun fuel fossile ou nuclaire, mais seulement desperturbations de flux naturels dnergie et de matire. Pour donner des ordres degrandeur ralistes la ressource exploitable, il conviendrait pour chacune delles defaire linventaire de ces flux et de la fraction quil peut tre convenu de perturber sansconsquences graves pour lenvironnement.

Lordre de grandeur de lnergie naturellement dissipe annuellement par les maresest value 22.000 TWh soit lquivalent de la combustion de moins de 2 Gtep(gigatonnes quivalent ptrole). Rappelons que la consommation dnergie delhumanit est denviron 10 Gtep. Le nombre de sites propices la construction dusines

marmotrices est limit: Les sites tudis au Canada, au Royaume Uni, en Australie, enRussie etc., reprsentent un potentiel de production annuelle de 100 TWh. Cestseulement 200 fois la production de lusine de la Rance (0,5TWh) mais cest dj 0,5 %de lnergie dissipe naturellement par le phnomne! Ces limites conduisent penserque cette nergie ne pourrait contribuer que de faon trs limite aux besoins futursdnergie primaire.

Toutes les autres nergies marines ont pour origine lnergie irradie par le Soleil. Leflux solaire moyen absorb annuellement par locan est lquivalent en chaleur de lacombustion de 30.000 Gtep. Un dixime de cet apport (soit 3000 Gtep) contribue, aveccelui de latmosphre, au transfert de chaleur des tropiques vers les rgions polaires,

essentiel lquilibre climatique actuel. Le Gulf Stream y contribue lui seul pour prsdu tiers (soit 1000 Gtep). Ainsi, lexploitation de 1% du flux naturel de chaleur vhiculpar le Gulf Stream suffirait pour couvrir nos besoins actuels en nergie(10 Gtep)! Maisqui peut prtendre qu ce niveau cette exploitation serait sans effets graves sur notreenvironnement?

Le vent dissipe la surface des mers une nergie estime 40 Gtep. L encore, onpressent quil existe une limite dexploitation ne pas dpasser pour ne pas influer surla circulation atmosphrique et le climat.

Les consquences de lexploitation intensive des nergies marines sous toutes leurs

formes sont encore inconnues et un effort de recherche proportionn leurdveloppement sera ncessaire pour en cerner les limites durables.


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Toutefois, les valeurs cites plus haut montrent bien lampleur des ressourcesthoriques, et bien que les limites de lutilisation intensive restent dterminer, ilapparat que lutilisation, mme trs partielle, de ces nergies est extrmementattractive.

Lexploitation raisonne des ocans, qui doit tre mise en uvre en tenant compte detous les acteurs ncessitant un accs une ressource marine ou une autre, permettraprobablement dobtenir un apport substantiel dans la constitution du cocktailnergtique du futur

2. La France maritimeLa surface exacte des zones sous juridiction franaise dpasse largement les 10 000 000de km2.

Le cadre juridique en mer est dfini, pour lessentiel, par la Convention des NationsUnies sur le Droit de la Mer, signe Montego Bay en 1982, et que la France a ratifieen 1995.

Cette convention dfinit un certain nombre de zones maritimes, sous la souverainet ousous la juridiction des tats ctiers, dont la mer territoriale (souverainet jusqu 12milles des lignes de base; en de de ces lignes, les eaux intrieures sont soumises auseul droit national) et la zone conomique exclusive (ZEE, juridiction jusqu 200milles des lignes de base). Dans toutes ces zones (cest dire en rgle gnrale jusqu200 milles au moins de ses ctes), ltat ctier dispose de droits souverains en ce quiconcerne les activits tendant l'exploration et l'exploitation de la zone des fins

conomiques, telles que la production d'nergie partir de l'eau, des courants et desvents (art. 56 de la Convention). Il dispose aussi du droit de rglementer la mise en

place et l'utilisation d'les artificielles, d'installations et d'ouvrages.

Il est donc impossible dexploiter sans son autorisation les ressources nergtiques de lamer, quelles quelles soient (courants, vent, diffrence de temprature, houle, etc.) dansles zones maritimes sous la juridiction dun tat ctier.Ceci est thoriquement possible en haute mer (au-del des ZEE nationales), mais sansdoute techniquement difficile compte tenu de lloignement (plus de 350 km des ctes).Les zones maritimes sous juridiction franaise se trouvent pour lessentiel outre-mer, laZEE de mtropole et de Corse ne dpassant pas 500 000 km_.En Mditerrane, laFrance na pas dfini de ZEE, et ses droits en matire dexploitation de lnergie nestendent pas au-del de la mer territoriale (soit 21 km environ de la cte). Rappelonsgalement que la France mtropolitaine compte 5500 km de faade maritime.

Dans la qute de nouvelles sources dnergie, il est donc judicieux quun pays comme laFrance entreprenne dexaminer le potentiel que peuvent apporter les diverses formesdnergie marines. Ceci doit bien entendu tre ralis dans le cadre dune gestionrationnelle et concerte de lespace maritime, car la mer est le thtre de trsnombreuses activits.


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3. olien offshore3.1. Gnralits et ressourceLnergie olienne nest pas proprement parler une nergie marine, mais sonexploitation en mer prsente des caractristiques particulires:

-Le vent est plus fort et plus constant en mer qu terre, si bien que la productivitdes oliennes est meilleure.

- La mer offre de grands espaces libres dobstacles, o limplantation desmachines est possible en concertation avec les autres usagers de la mer.

La figure 1 montre lvaluation de la ressource olienne pour la Californie et le nord-estdes tats-Unis (1). On constate que les sites favorables terre sont peu nombreux,souvent en montagne, alors que la majeure partie de lespace maritime proche du littoralprsente un potentiel important.

3.2. Particularits de lolien offshoreLimplantation doliennes en mer est plus difficile qu terre. Le fait que lolienne soitentoure deau amne en effet les contraintes suivantes:- Lolienne est soumise mcaniquement non seulement aux efforts du vent sur les

pales et la structure, mais aussi aux efforts crs par la masse deau alentour.Ainsile dimensionnement pour la tenue au chargement extrme et la fatigue seradiffrent pour lolienne offshore (trane du courant, impacts de vagues, parfoisdferlantes, en plus des efforts du vent et des temptes) que pour lolienne terre(vent fort et bourrasques).

- Lolienne doit tre fermement ancre sur le fond marin. Pour reprendre les efforts,la fondation doit rsister un couple de renversement aggrav par le bras de levier

Figure 1: Comparaison de la ressource onshore et offshore aux tats-Unis(La ressource est exprime en puissance moyenne

par unit de surface balaye par le rotor perpendiculaire au vent)


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accru de la profondeur deau. Des structures flottantes sont galement envisages plus long terme, elles rduisent la contrainte sur la profondeur des fonds.

- Linstallation des oliennes en mer ne peut tre ralise que par des moyensdintervention suffisamment puissants pour offrir une assise stable la grue chargedu montage des diffrents lments.

- Le raccordement lectrique ncessite linstallation de cbles sous-marins, jusqu lacte, qui peut tre distante de plusieurs kilomtres, (voire dizaines de kilomtreslorsque les fonds lautorisent comme en Mer du Nord). Pour les grandes distances, ilfaut ventuellement un acheminement en courant continu et associer desconvertisseurs lectroniques de puissance.

- La maintenance des oliennes est plus complique qu terre. Il nest pas toujourspossible daccder aux oliennes, en particulier lorsque le temps est mauvais. Si unepanne survient, il peut se passer plusieurs jours avant la rparation, ce qui entraneune perte de production.

Toutes les difficults techniques mentionnes plus haut conduisent favoriser

lutilisation de machines aussi puissantes que possible dans le but de baisser le prix derevient de lnergie. En effet:- Pour une puissance de ferme donne, plus lolienne est grande, moins il faut

installer et maintenir de machines.- Pour une profondeur deau donne, plus lolienne est grande, moins le cot relatif

des fondations est sensible.Dans le mme but, il estgalement souhaitable que lapuissance totale de la ferme soitla plus grande possible:

-

Lors de la construction, lesc o t s r e l a t i f s a udveloppement et lamobilisation des moyensdintervention sont alorsmieux rentabiliss

- Un cble de liaisonlectrique et un raccordementau rseau correspondent des cots quil convientdutiliser au mieux en

injectant le maximumdnergie possible.

Figure 2: oliennes de 3,6MW Arklow Bank (Irlande)Le bateau de service donne lchelle. Le rotor a un

diamtre de 104 m. Ref: (2)


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3.3. Dveloppement actuelDans ltat actuel du dveloppement, les oliennes offshore ont une puissance unitairede 2 5MW. Le rotor a un diamtre voisin de 100m. Elles sont implantes dans 10 20m deau. La dure quivalente de fonctionnement pleine puissance est frquemmentsuprieure 3300h. Une ferme offshore a une 6cu9 M0nal7aaa17a9e Tf e v30D,3hoe 2s sont implant


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Loffshore ncessite des moyens maritimes lourds, que lindustrie paraptrolireoffshore connat bien. Ces moyens doivent toutefois tre adapts aux problmesparticuliers de lolien (levage grande hauteur) et les contracteurs ont besoin duneconfiance suffisante dans le march futur afin dentreprendre la construction des naviresrequis.

La livraison vers la cte de grandes quantits dnergie pose des problmesdintgration dans le rseau lectrique. De nouvelles lignes haute tension peuvent trencessaires si on dsire profiter dune ressource locale abondante. Le processusdinstruction et de construction de nouvelles lignes est long (7 10 ans).Tous ces lments ne peuvent tre satisfaits que par une volont politique clairementaffiche et suivie sur une longue priode comme cela la t dans le pass lors dudveloppement des rseaux lectriques.Certains pays se sont engags dans cette voie, ce qui permet lEurope davoir uneexprience dans ce domaine.- Royaume-Uni: la suite de 2 appels doffre conscutifs, 15 projets ont obtenu une

concession pour un total de 7000MW (3)

- Allemagne: 7 projets ont dj obtenu une autorisation, pour un total de 1400MW.Le Ministre de lenvironnement allemand envisage de dvelopper offshore25000MW lhorizon 2030 (4).

- En France, un premier appel doffre a t lanc pour 500MW, dont les rsultats sontattendus vers le dbut de lanne 2005 (5).

La croissance de la puissance installe conduira dans le futur des cotsdinvestissement plus faibles que ceux rencontrs aujourdhui. La rapidit de cettedcroissance dpendra de leffort consenti pour industrialiser plus ou moins vite lafilire.

Le cot de lnergie olienne offshore est actuellement de 70 100/MWh. Ce cotbaissera au niveau de 40 60/MWh avec le dveloppement des fermes. Signalons quelAllemagne a publi une nouvelle tarification pour lolien offshore. Les tarifs derachat vont de 62 91/MWh en 2005 et doivent baisser 55/MWh en 2013 (6).Ces cots intgrent lensemble des dpenses durant toute la vie de la ferme (20 30ans), y compris le dmantlement.

4. nergie des vagues4.1. Lnergie des vagues (houlomotrice)Sur la faade atlantique, la couche des 20 premiers mtres deau sous la surface estbalaye par une nergie houlomotrice (en moyenne annuelle) de lordre de 2,5kW/m2 desurface verticale perpendiculaire la propagation de la houle.

On chiffre gnralement cette puissance en kW par mtre de front de vague (kW/m) ense ramenant la surface.

Lnergie des vagues est une forme concentre de lnergie du vent, elle-mme issue delnergie solaire, comme le montre le tableau suivant, tabli pour la faade atlantiquefranaise


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Solaire 150 W/m_ Surface horizontale au solEolien 400 W/m_ Surface verticale 50 m de hauteurHoule 2500 W/m_ Surface verticale entre 0 et 20 m de profondeur

Tableau 1: Comparaison des densitsde puissance moyennes de diverses nergies renouvelables

Sur la faade atlantique franaise, la puissance moyenne transmise par les vagues est delordre de 45 kW par mtre de ligne de cte. En intgrant ces donnes autour des lesbritanniques on obtient une puissance de lordre de 120GW, soit environ quatre fois lademande lectrique de ce pays (T.Lewis ,1993). Pour la France, le mme calcul conduit une nergie annuelle de 417TWh, trs proche de la consommation lectrique totaleannuelle (450TWh en 2000).

Il sagit l bien sr dordres de grandeur globaux, qui montrent simplement que larcupration de quelques pourcents de cette ressource constituerait un appointapprciable dnergie.

4.2. TechniqueDepuis une trentaine dannes, des systmes dits de premire gnration ont t testsdans divers pays (Japon, Inde, Portugal, Royaume-Uni, Norvge). Ils taientgnralement caractriss par la construction la cte de chambres deau oscillantes.Outre limpact majeur reprsent par linfrastructure ctire, ces systmes ne peuventexploiter que lnergie qui parvient effectivement au littoral, aprs dissipation sur leshauts fonds. Deux centrales de ce type, partiellement finances par la CE, sontactuellement en production aux Aores (Pico - 0,4MW) et en cosse (Islay - 0,5 MW)depuis 2001. Un projet en Polynsie franaise de technologie Wavegen est en cours dedveloppement avec le soutien de lADEME.

Les systmes de seconde gnration sont des installations offshore implantes plus aularge. Ils sont conus pour survivre aux plus fortes temptes. Lexemple le plus

Figure 4: Puissance moyenne transmise parles vagues sur les ctes europennes (en kW

par mtre de ligne de cte)


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reprsentatif ce jour est la technique Pelamis de Ocean Power Delivery Ltd dont unmodule de 750 kW a t raccord au rseau en Aot 2004 (Figure 5) (7). Un projetfranais de seconde gnration (SEAREV) est propos par lcole Centrale de Nantes etle CNRS, avec le soutien de lADEME. Dautres sont en cours de dveloppement.

Les modules offshore peuvent tre implants dans nimporte quelle profondeur deau,quelle que soit la nature du fond, contrairement lolien offshore. On prfrerananmoins limiter la distance la cte pour des questions de cot du cblage sous-marinet des ancrages, ce qui situe la profondeur deau typique 40m pour ces systmes. Lesimpacts visuel et environnementaux sont trs rduits et en cours dvaluation sur lesprojets dj raliss. Plusieurs modules peuvent tre regroups sous forme de fermeshoulomotrices offshore. Dans un site favorable, on obtient 30MW/km2 (7). Lamaintenance est ralise en zone abrite moyennant un remorquage.

4.3. CotsLes efforts passs ont permis de diminuer fortement les cots de lnergie doriginehoulomotrice, comme le montre la figure suivante issue du rapport WAVENET (8).Le prix de linvestissement est de lordre de 1000 3000 /kW, selon la technologie etles conditions locales. La dure quivalente de fonctionnement pleine puissance esttypiquement voisine de 4000 h/an.

Figure 5: Exemple de ferme houlomotrice avec plusieurs

modules offshore de type Pelamis Ref: (7)


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1980 1985 1990 1995 2000 2005

Anne de conception de l'installation

Fourchettedecotde

l'lectricit(centimes/kWh)

Figure 6: volution du cot de production par les systmes houlomoteurs offshore(taux dintrt: 8%) - tude WAVENET (8)

Les cots actuels (50 100 /MWh) sont dj voisins de ceux des autres nergiesrenouvelables. Leffet de srie devrait avoir un impact significatif dans le cas dundveloppement suffisant car nous ne sommes quau tout dbut de la courbedapprentissage pour cette filire.

5. Lnergie des courants marins5.1. Lnergie des courants (hydrocintique ou hydrolienne)Lnergie hydrolienne correspond lexploitation de lnergie cintique des massesdeau mises en mouvement par les courants marins.

Le long des ctes europennes, les courants sont surtout dvelopps par les phnomnesde mare qui reprsentent une ressource considrable, en particulier dans la Manche.Londe de mare est amplifie dans certaines zones privilgies par la configuration dela cte. Le littoral de la Bretagne et de la Normandie possde plusieurs sites o lescourants atteignent des valeurs importantes: La Chausse de Sein (3m/s), le Fromveur Ouessant (4m/s), les Haux de Brhat, le Cap Frhel (2m/s), le Raz Blanchard (5m/s).La vitesse et les horaires des courants dpendent du cycle lunaire, mais sont prdictibles

longtemps lavance. De plus, le dcalage de londe de mare durant sa propagationdans la Manche permet thoriquement dobtenir une puissance garantie quasimentcontinue en quipant au moins partiellement les sites mentionns.


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5-2 Technique

Figure 7: Carte de la ressourcehydrolienne en Europe

(Vitesse maximaledu courant en cm/s)

Les sites intressants sont ceuxo la vitesse du courant dpasse

175 cm/s sur cette carte.On notera la richesse autour duCotentin, en certains endroits dela cte nord de la Bretagne, ainsi

uautour des les Britanni ues

Figure 8: Vision artistique dune

hydrolienne munie de 2 rotors(Projet Marine Current Turbines Ltd)Ref: (9)


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Une installation hydrolienne, peut tre assimile une olienne sous-marine. Commedans le cas des oliennes, la puissance fournie par un courant qui traverse un m2 desurface de rotor est donne par la formule:

P = . h . r . V3

P: puissance en W/m2 - V: vitesse de leau en m/s - h: rendementhydraulique du rotor - r: masse volumique de leau de mer, 1024 kg/m3

La ressource augmente trs vite avec la vitesse du courant, ce qui montre quil estintressant conomiquement dquiper les sites privilgis par des courants forts.En tenant compte du rendement hydrodynamique des rotors, la puissance obtenue est delordre de 1,2 kW/m2 pour un courant de 2m/s et 4 kW/m2 pour un courant de 3m/s.Comme les courants les plus forts sont exceptionnels (mares de vives-eaux), ondimensionne lectriquement les machines pour une vitesse de courant revenantfrquemment. La dure quivalente de fonctionnement pleine puissance atteint alorsenviron 4000 heures par an (10).

Les hydroliennes sont prvues pour fonctionner en milieu sous-marin. Elles doivent tre

trs robustes et ne ncessiter que le minimum dentretien. Les courants rapidesnexistent que dans les profondeurs deau faible et proximit des ctes. Les machinessont donc de taille modeste (rotors de 10 20 m de diamtre) et doivent prendre encompte la variation de niveau, parfois leve, due aux mares elles-mmes.Linstallation et la maintenance se font avec des moyens maritimes lgers. Les impactsvisuels et environnementaux sont limits et devront tre prciss par desexprimentations en mer accompagnes dun suivi des impacts.Les premiers prototypes sont dj oprationnels en Norvge et au Royaume-Uni (Figure9).

En France, se droulent en parallle deux projets de dveloppement technologique, lunport par Hydrohlix Energies et Sofresid Engineering autour de turbines axe

Figure 9: Photographie dun prototype dhydrolienne de 300 kWLa nacelle est montre ici avant son immersion dans le courant .

A droite, vue dartiste de lhydrolienne en fonctionnement(Projet Marine Current Turbines Ltd) - Rf: (9)


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Il existe sur le march des conduites de 1,5m de diamtre en PEHD (PolyEthylneHaute Densit) pour construire des centrales ETM de faible puissance pour rpondreaux besoins court terme en lectricit de petites communauts isoles, littorales ouinsulaires, en zone tropicale. Linde et le Japon ont ralis un pilote de 1 MW en 2001.(Figure 13). Les tats-Unis ont des projets de ce type pour leurs bases militaires

doutre-mer Digo Garcia et Guam. long terme, lutilisation de plastiques armsou de btons allgs permettrait la construction des conduites de 15m et plus endiamtre pour des usines flottantes en haute mer de plusieurs centaines de MWproduisant des combustibles synthtiques transportables pour lapprovisionnement dumarch mondial en nergie primaire.

La ressource ETM est renouvelable, abondante, stable et disponible 24 heures sur 24

tous les jours de lanne. Elle est largement distribue et facilement accessible dans toutlocan dans la ceinture intertropicale. LETM ne gnre ni chaleur ni polluants maisperturbe des flux naturels dnergie et de matire. Il conviendra donc de dfinir lanature et lampleur de ces perturbations avant de pouvoir en valuer leurs effets surlenvironnement.Notons que le rejet prs de la surface deau pompe en profondeur est susceptibledavoir un effet bnfique sur la ressource vivante, semblable ce qui se passe dans leszones dites dupwelling, o les vents crent naturellement une remonte des eauxprofondes.

Le faible rendement thermodynamique d au faible cart de temprature entre les

sources froide et chaude requiert la construction dinstallations lourdes et les cots delinvestissement initial restent encore dissuasifs pour les investisseurs privs.

Figure 13: Photo de la Barge ETM indo-japonaise Sagar Shakthi porteuse dunecentrale ETM exprimentale de 1MW.

Elle est ici quai avant son remorquage au large o elle sera quipe pour essais de saconduite verticale damene deau froideen PEHD de 1 mtre de diamtre et longue de

1000 mtres.


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7. nergie osmotiqueSi de leau douce et de leau sale sont spares par une membrane semi-permable,leau douce va migrer travers la membrane. Ce phnomne est nomm osmose. Si lerservoir contenant leau sale est une pression suprieure celle de leau douce, leaudouce migre vers leau sale tant que la diffrence de pression nexcde pas une valeurlimite. Avec leau de mer, la limite thorique est de 27 bars. En fait, on opre avec unesurpression de 10 bars. Un dbit deau douce de 1m3/s gnre alors 1MW.

Dans ltat actuel de la technologie, la surface de membrane ncessaire est de 200000 250000 m2 par MW (13).

Eau douce

Eau de mer

Filtres Modules membranes

Turbine

Echangeur de

pression

Eau

saumatre

Eau saumatre

Purge eau douce

Figure 14: Principe dune centrale osmotique

Un projet europen sintresse cette ressource, et un prototype dtude est en

fonctionnement Sunndalsra en Norvge. Le but est de dvelopper les membranesncessaires au procd, dexaminer leur tenue dans le temps et de dmontrer lafaisabilit datteindre des cots acceptables.

8. Lnergie marmotriceLa rcupration de l'nergie des mares est ancienne, les nombreux moulins mare entmoignent. Ce sont des systmes barrage et bassin de retenue du type de lusine de laRance (240MW installs pour 10 groupes bulbes) qui reste ce jour la plus granderalisation mondiale sur ce principe. D'autres ralisations, plus modestes, ont vu le jourau Canada (20 MW), en Chine (quelques MW). D'autres projets comme en Russie n'ontquasiment pas vu le jour chelle significative ou ont t abandonns (projet des lesChausey, de la Severn). Aprs 35 ans de production sans accident majeur, on peutconsidrer que la technologie de ces centrales, assez proche de celle des centraleshydrauliques fluviales, est au point.

La nature priodique (12h) de la ressource fait que les centrales ne produisent pas encontinu, mais seulement 4 5 heures par cycle, et donc pas ncessairement en phaseavec la demande; par contre, cette nergie est totalement prdictible. La rversibilitdes groupes bulbes a permis d'optimiser la production de l'usine de la Rance, notammentpour pomper de leau lors des heures creuses et stocker ainsi de lnergie.


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Figure 15: Vue arienne de lusine marmotrice de La Rance.

Nanmoins, le dveloppement de cette forme dnergie ncessite de runir un certainnombre de conditions minimales (amplitudes de mares, gomorphologie spcifique etdisponibilit des terrains) avec un impact environnemental important qui fait que lesprojets d'envergure ont t abandonns presque partout dans le Monde, quelques

exceptions prs, comme celle de lentreprise amricano-britannique Tidal Electric Ltd,qui propose linstallation de lagons artificiels, tel le projet de Swansea Bay au Paysde Galles (14).

Figure 16: Projet Tidal Electric Ltd (14)


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9. ConclusionsLa mer est riche en nergies renouvelables, dorigine thermique et mcanique. Leurexploitation ne gnre pas de gaz effet de serre et est compatible avec les obligationsdu dveloppement durable. La conqute de ces ressources a dj commenc et lepotentiel est immense.

Mais llectricit produite est souvent fluctuante et plus ou moins bien prdictible, cequi engendre des externalits conomiques (besoin dautres moyens de productioncapables de rpondre la demande et/ou de moyens de stockage) et/ou des gestionsspcifiques de lnergie produite.

Toutes les filires sont dj en mesure dafficher des cots de lnergie qui paraissentencore levs aujourdhui, mais qui seront comptitifs demain, surtout si le prix derfrence des nergies fossiles augmente dans le futur, et si le cot de lmission decarbone tait inclus dans ce prix.

Pour que la mise au service de lhomme de ces nergies soit possible, il est ncessairedeEfiq qans cessaire d v g o n b


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dapplication des nergies marines o le dveloppement durable rejoint le march, cequi pourrait en faire dans la dcennie venir les niches idales pour accueillir lespremiers dmonstrateurs de la houille bleue.

Demain, le dveloppement des pays du sud sappuiera largement sur lutilisation des

nergies renouvelables, dont les nergies marines reprsentent une source abondante.Comme la technologie ncessaire cette volution harmonieuse du Monde est laboredans nos pays, il est indispensable que des efforts soutenus soient entrepris et que nousmontrions lexemple. Bien que notre intrt conomique ne soit pas immdiat, lesretombes futures pour nous mmes et pour le reste du Monde deviennent chaque jourplus videntes.

Le tableau 2 propose une synthse de lensemble des nergies marines discutes plushaut. Ce tableau ne prtend pas rassembler tous les lments dapprciation ncessairesconcernant ce sujet complexe, mais rsume les principaux points de la situation actuelledu dveloppement.


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Tableau 2: Synthse des nergies renouvelables marinesnergie olien offshore Courants et

courants demare

Houle et vagues nergiethermique desmers

Dveloppement

de la filire enEurope

612 MW

oprationnels(mi 2004)20000 MW endveloppement

Prototypes de

150 300kW enmerDmonstrationde 1 MW endveloppement

Prototypes en

mer de 50 750kWFermes deplusieurs MW endveloppement

Projets anciens

non raliss aprsle contrechocptrolier

Ressourcefranaisemtropolitaine

+++ ++ +++ 0

RessourcefranaiseDOM-TOM

+ ++ ++ ++++

Disponibilit Discontinue Discontinue Discontinue ContinuePrdictibilit Passable, R&D

en cours pouramlioration

Excellente Bonne Parfaite

Zones favorables Profondeurdeau faible

Courants > 2m/s(Proximit cte)

Exposition augrand large

Zoneintertropicale(T surface >24C)

Taille unitaire en2004

2 4 MW(rotors de 100m)

200 300 kW 50 750 kW 1 MW

Taille unitaire en

2015

6 10 MW 300 2000 kW 100 1000 kW 100 MW

Cot de lnergiepossible aprsdveloppement dela filire

50 100/MWhvers 2015

50 70 /MWhvers 2015

50 70 /MWhvers 2015

40 - 60/MWhvers 2020

Stade dudveloppement enFrance

Appel doffre500MW en2004

2 projets depilote

2 projets de pilote Plus dactivit

Pays actifs dans ledveloppement

DK D GB USA E IRL S NL B I

GR - J

GB N I - GR USA CDN

GB P USA J D IN AUS

IN J Taiwan USA

Retombes emploilocal (installation etmaintenance)

++ ++ +++ ++

Impacts sur lesautres usages de lamer

Visibilit desoliennesPartage delespace avec lapche , CblesNavigation

maritime etarienne

Cbles

Zones decourants utilisespour la pche(bar)

Navigation

Cbles

Partage delespace

Navigation

CblesConduite deaufroidePositif:Production deaudouce et frache


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Frein audveloppement

Culturel(la mer doit trevide)Cot initial

CulturelPartage delespaceBesoin de projetspilotes de

rfrence

CulturelPartage delespaceBesoin de projetspilotes de

rfrence

Cot initial lev

Impactsenvironnementaux

tudier (ex:oiseaux de meret oiseauxmigrateurs)

Positif:

Rcifsartificielspossibles

tudier (ex:poissonsmigrateurs)

Positif:

Rcifs artificielspossibles

tudier

Positifs:Diminution delrosion de lacte,tranquillisationdu plan deau,rcifs artificielspossibles

A tudier

Positif:Apports denutriments ensurface favorisantla production debiomasse

Remarques En France, leszones de faibleprofondeur sontproches durivage

oliennesflottantes dvelopper,besoin de R&D

La Francepartage lesmeilleurs sitespotentiels avec leRoyaume Uni

La survie desinstallations auxtemptes estmaintenant bienprise en compte,ce qui rsout laprincipaledifficulttechnique

- La filire sedvelopperalocalement pourdes servicesnergie et eaudouce- Boom avec desvecteursnergtiquespermettant

dexporter vers leszones de forteconsommation

Actionsenvisageables

Filire djlance (Appeldoffres)Promotion de larecherche sur lesoliennesflottantestudes de suivi

des premiersprojets, analysedes impacts

Promotion dundmonstrateur lchelleindustrielleCotapproximatif:10Mtudes de suivi


Promotion dundmonstrateur lchelleindustrielleCotapproximatif:10Mtudes de suivi


Soutien larecherche

Collaborationeuropenne etinternationale


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10.Rfrences(1)- AWS Scientific Inc. NWCC Offshore Dialogue July 1, 2003(2)-http://www.gepower.com/businesses/ge_wind_energy/en/image_gallery/arklow.htm(3)- http://www.bwea.com/offshore/Round2.xls(4)- http://www.offshore-wind.de/media/article000329/windenergiestrategie_br_020100.pdf(5)- http://www.cre.fr/fr/marche/appelsdoffres/appelsdoffres.jsp#haut(6)- http://www.bmu.de/files/ueberblick_regelungen_eeg.pdf(7)- http://www.oceanpd.com/(8)- WAVENET 2000 2003 report Contrat europen ERK-CT-1999/2001http://www.wave-energy.net)(9)- http://www.marineturbines.com(10)- Divers aspects de lexploitation de lnergie des courants marins SeaTechWeek2004 Brest 20/10/2004

(11)- http://www.ifremer.fr/exploration/enjeux/etm/(12)- http://www.clubdesargonautes.org(13)- Refocus Magazine November/December 2003(14)- http://www.tidalelectric.co.uk(15) - www.hornsrev.dk/Miljoeforhold/miljoerapporter/Annual%20Status%20Report-Horns%20Rev-2003.pdf

11.ContributionsCe texte publi par ECRIN dans le cadre du Groupe de Travail nergies Alternatives a

t labor par les auteurs suivants:C. Abonnel - EDF Recherches LNHEA. Clment - cole Centrale de Nantes UMR 6598N. Fichaux - ADEMEA. Gauthier - IOA contact: [email protected]. Majastre - HydroHelix EnergiesB. Multon - cole Normale Suprieure de Cachan Antenne de Bretagne

SATIE UMR CNRS 8029T. Matre - LEGI - UMR 5519J. Ruer - Saipem SA

Les auteurs expriment leurs vifs remerciements M. Christophe Le Visage duSecrtariat Gnral de la Mer et M. Michel Paillard de lIfremer pour leurs apportsconstructifs cette publication.

Énergie des mers

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