La mer et les océans : des sources d’énergie méconnues à fort potentiel

Le 21 janvier dernier, le premier ministre français J-M Ayrault s’est rendu à Saint-Nazaire et à Montoir (Loire-Atlantique) pour visiter les chantiers navals de STX et poser la première pierre de la construction de l’une des deux futures usines d’Alstom dédiées à l’assemblage des nacelles et à la fabrication des turbines d’éoliennes. Il a profité de ce déplacement pour annoncer que le gouvernement réfléchissait à un troisième appel d’offre dans le secteur de l’éolien offshore (après celui d’avril 2012 et celui lancé le 8 janvier dernier) et préparait un appel à projet en vue de développer un programme de recherche en matière d’hydroliennes, confirmant au passage l’importance que revêtent les énergies marines renouvelables (EMR) pour l’avenir industriel et énergétique de la France.

Couvrant près de 70% de la surface du globe terrestre, les mers et les océans constituent un milieu regorgeant de flux énergétiques. Ces flux, qui se présentent sous différentes formes (vagues, courants, marées…), ne sont aujourd’hui que très peu exploités à travers le monde. Il existe pourtant une variété de techniques pouvant permettre de tirer parti de ces ressources. Et si elles présentent un degré de maturité technologique et économique hétérogène, deux secteurs sortent toutefois du lot et connaissent ou devraient connaître des applications industrielles satisfaisantes d’ici à 2015.

L’Eolien marin : la filière pionnière sur le front des EMR

La technologie de l’éolien marin dit « posé » (en anglais offshore, c’est-à-dire « au large des côtes ») correspond à une transposition dans le milieu marin des caractéristiques de l’éolien terrestre classique. Il s’agit donc d’une technologie éprouvée et parfaitement mature qui connaît un développement important le long des côtes européennes, avec près de 5 GW installés fin 2012. Pour autant, le milieu marin impose rapidement ses contraintes, notamment du fait des tensions sur les matériaux (vent, érosion, distance) que celui-ci implique, limitant l’exploitation de l’offshore aux eaux peu profondes.

Ces limites, la filière de l’éolien marin flottant cherche à les dépasser en s’adaptant aux spécificités liées à l’environnement marin plutôt qu’en tentant de s’en affranchir. De ce fait, cette filière ouvre la voie à l’entrée de nouveaux acteurs du monde industriel. Développés à partir de technologies issues à la fois de l’éolien classique, du monde pétrolier, des forages en eau profondes ainsi que de l’industrie navale, de nombreux prototypes sont aujourd’hui expérimentés à travers le monde. Parmi les techniques de stabilisation envisagées,  celles des flotteurs-colonne à grand tirant d’eau (Single Point Anchor Reservoir ou SPAR en anglais) stabilisés par gravité, ou des supports à lignes tendues (Tension Leg Plateform ou TLP en anglais) sont par exemple directement empruntées à l’industrie des plateformes pétrolières.

L’éolien flottant présente donc l’avantage de permettre l’exploitation de gisements de courants aériens particulièrement puissants. C’est un atout considérable pour des pays comme la France, qui ne dispose pas dans ses eaux territoriales de plateaux sous-marins peu-profonds comme il en existe en Mer du Nord. Les sites d’essais de Groix et de Fos-sur-Mer, soutenus par l’institut d’excellence des énergies marines « France Énergies Marines » et dont le plein potentiel opérationnel devrait être atteint entre 2014 et 2016,  se situent tous deux dans une zone qui atteint entre 60 et 70 mètres de profondeur, répondant ainsi à cette problématique.

D’autres projets, comme par exemple Hywind testé par Statoil au large de la Norvège depuis 2010, sont implantés à des profondeurs allant jusqu’à 200 mètres. Si l’installation et l’entretien de tels dispositifs à de telles profondeurs demeurent toujours compliqués, ils sont néanmoins facilités dans le cas des plateformes pétrolières  « recyclées », avec la possibilité de déplacer les structures flottantes vers des installations portuaires.

L’énergie Hydrolienne : une révélation technique qui arrive à maturité

L’énergie des courants marins ou énergie hydro-cinétique a connu un développement accéléré ces dernières années et se présente aujourd’hui comme une solution technologique très prometteuse. En France, l’année 2011 a vu un bond en avant de la filière avec l’immersion du système d’Open Hydro, développé en partenariat avec DCNS, le premier test en conditions réelles d’une hydrolienne de seize mètres de diamètre installée par trente mètres de fond ; sur le projet de parc d’hydroliennes d’EDF avec un potentiel de production de 2MW. D’autres projets ont également mis au jour des hydroliennes allant jusqu’à 10 mètres comme le projet de 1MW baptisé ORCA développé par Alstom ou encore les hydroliennes de la petite entreprise bretonne Sabella. Il s’agit donc de technologies qui arrivent au terme de leur développement avant maturité industrielle.

L’exploitation de l’énergie hydro-cinétique possède des avantages importants qui en font un domaine essentiel pour le développement des EMR. Le gisement énergétique présente en effet un potentiel très important, malgré sa sous-exploitation actuelle. La France, par exemple, possède le second gisement européen après le Royaume-Uni, estimé à moyen terme de 3 à 5 GW de puissance potentielle installable le long des côtes, soit une production de 5 à 14 TW par an en fonction des durées annuelles de fonctionnement considérées. Par ailleurs, si la quantité d’énergie déployée par les courants marins est, comme pour la plupart des énergies renouvelables, intermittente, elle offre la possibilité d’une relative prévisibilité dans le cas des courants de marée, voire même de quasi-continuité dans le cas des courants marins de fond.

La filière présente de ce fait certains avantages par rapport à l’énergie éolienne dont elle s’inspire, démultiplié par le fait qu’une hydrolienne présente une plus grande puissance qu’une éolienne de même dimension du fait de la densité 800 fois plus importante du milieu dans lequel elle fonctionne.

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