Pour réduire la pollution atmosphérique, les émissions de gaz à effet de serre et l’utilisation des combustibles fossiles, on recherche diverses sources d’énergie renouvelable. Les énergies solaire et éolienne sont de plus en plus populaires, mais connaissez-vous l’énergie marine ?
L’expression “énergie renouvelable” évoque souvent des panneaux solaires, des éoliennes ou même la géothermie. Mais celles-ci présentent plusieurs inconvénients et ne sont pas toujours aussi efficaces que l’océan peut l’être. Le soleil, par exemple, ne brille que pendant la journée, et même la plus grande éolienne ne peut fonctionner sans vent. Avec ces sources, il est pratiquement impossible de stocker de l’énergie pour une utilisation ultérieure. Il n’y a que quelques régions dans le monde où le vent produit de l’électricité en permanence.
La solution est l’océan, qui couvre 70% de la surface de la terre. C’est l’une des sources d’énergie renouvelable les plus abondantes de la planète. L’énergie d’une seule vague peut alimenter un véhicule électrique sur des centaines de kilomètres et l’océan a le potentiel d’alimenter deux fois le monde entier.
La technologie de l’énergie marine
L’énergie thermique provenant de la chaleur du soleil et l’énergie mécanique provenant des marées et des vagues sont deux sources d’énergie que l’océan peut fournir. En termes de capacité installée et d’investissements, l’énergie houlomotrice et marémotrice devrait connaître une croissance spectaculaire à l’avenir. Ce sont les deux principaux moyens de récolter l’énergie de l’océan.
Selon l’IRENA (Agence internationale pour les énergies renouvelables), les technologies marines prometteuses sont les suivantes :
- L’énergie houlomotrice – convertit l’énergie récupérée des vagues océaniques en faisant osciller des colonnes d’eau qui capturent des poches d’air pour actionner une turbine ou utiliser le mouvement des vagues.
- L’énergie marémotrice – créée en utilisant le mouvement des marées et des océans, où l’intensité de l’eau provenant de la montée et de la descente des marées est une forme d’énergie cinétique.
- L’énergie des gradient de salinité – provenant des différences de concentration en sel, comme celles que l’on trouve à l’endroit où la rivière se jette dans l’océan. L’eau douce passe sur une membrane pour augmenter la pression dans un réservoir d’eau salée.
- L’énergie thermique des mers – il s’agit de la création d’énergie à partir de la différence de température entre l’eau salée chaude de surface et l’eau de mer froide à 800-1 000 mètres de profondeur.
Le risque de collision, les champs électromagnétiques, les sons sous-marins et les modifications de l’écosystème suscitent des inquiétudes. Pourtant, la question se pose de savoir si l’énergie des océans est bénéfique pour l’environnement. Comme l’indique la recherche, il n’a pas été démontré que les installations d’énergie océanique constituent une menace grave pour l’environnement marin. Contrairement à l’exploitation minière en haute mer, l’obtention d’énergie à partir de l’eau ne nuit pas à l’habitat et peut même aider la Terre.
Pourquoi l’énergie des océans est-elle importante ?
L’un des plus grands dangers pour l’océan est le changement climatique. La plupart des espèces sauvages, mais aussi les habitats marins, souffrent de l’augmentation de la température et de l’acidification de la mer. L’énergie des océans contribue à la protection de l’environnement en réduisant le problème du carbone sur la Terre et en nettoyant la pollution atmosphérique. Les sources d’énergie “propres” produisent de l’électricité sans polluer l’air et ne rejettent pas de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Selon Ocean Energy Technologies, certains des principaux avantages des technologies de l’énergie marine sont les suivants :
- l’atténuation du changement climatique
- le concept consistant à combiner les sources d’énergie renouvelables
- combiner la production d’électricité avec le dessalement de l’eau
- fournir de l’énergie aux secteurs d’utilisation finale
- offrir une capacité ferme
L’énergie marine est plus prévisible que les autres formes d’énergies renouvelables variables (ERV). Surtout lorsqu’elle est liée à l’énergie éolienne offshore. La quantité d’électricité produite est beaucoup plus importante, car les vagues durent plus longtemps après les rafales de vent.
Comme l’indique la World Ocean Initiative, l’installation d’une plus de systèmes d’enérgie marine aide les autres sources d’énergie renouvelable sans carbone, comme l’énergie éolienne ou solaire. L’océan est toujours en mouvement. Même lorsque le soleil ne brille pas et que le vent ne souffle pas, l’océan sera toujours capable de fournir de l’énergie.
Comment fonctionne l’énergie houlomotrice ?
L’énergie houlomotrice tient son nom du fait qu’elle est produite à partir de la houle. Le mouvement des houles entraînent les pompes hydrauliques des convertisseurs qui font tourner une turbine qui entraînera avec elle un alternateur. C’est ainsi que l’énergie est produite.
L’énergie houlomotrice est hautement prévisible et peut être développée à proximité des réseaux de distribution afin de réduire les besoins de transmission. En outre, l’énergie contenue dans l’eau de mer pourrait alimenter des applications distribuées. Certaines d’entre elles sont des usines de dessalement qui éliminent le sel de l’eau salée au profit de communautés et de bases militaires en manque d’eau potable.
L’océan est une source d’énergie renouvelable inépuisable pour produire de l’électricité. En général, la théorie de l’évaluation du potentiel énergétique de l’océan peut atteindre 100 000 TWh/an (alors que la consommation mondiale d’électricité est de 16 000 TWh/an).
Nguyen, P. and Dong, V. (2019) “Ocean Energy – A Clean Energy Source”, European Journal of Engineering and Technology Research.
Les défis de l’énergie marine renouvelable
De nombreux ingénieurs et scientifiques se demandent comment réussir à générer de l’énergie en mer. L’énergie des vagues présente certains avantages et inconvénients. En tant qu’installateur ou ingénieur en énergie, vous devez connaître les avantages et les inconvénients de l’énergie hydraulique.
Effet sur l’environnement naturel
Pour récolter de l’énergie des vagues, il faut souvent mettre de grandes machines sous l’eau. On craint que ces dispositifs ne perturbent les fonds marins et les créatures proches du rivage comme les crabes ou les étoiles de mer.
Il est crucial d’investir dans des appareils homologués. Les machines qui créent de l’énergie à partir de l’océan sont généralement rapides et silencieuses à installer, de sorte qu’elles peuvent coexister harmonieusement avec toutes sortes de flore et de faune. Les turbines marémotrices et les machines à énergie houlomotrice sont synchronisées avec le mouvement de la mer. Ils fonctionnent beaucoup plus lentement que les éoliennes. De même, les animaux vivant à proximité des champs électromagnétiques ne risquent pas d’être blessés.
Emplacements appropriés
Les techniciens maritimes doivent prendre en compte de nombreux facteurs avant de mettre des machines en mer. L’équipement peut même perturber les navires privés et commerciaux. Les appareils d’énergie marine doivent être situés près de la côte pour fonctionner correctement. Mais souvent, ces zones sont utilisées par les cargos pour les croisières ou les plagistes.
La construction d’un système d’énergie houlomotrice perturbera toutes ces personnes et tous ces navires. En outre, l’énergie houlomotrice n’est pas une option énergétique propre pour tout le monde. Les pays enclavés et les villes éloignées de la mer doivent trouver des sources d’énergie alternatives.
Equipements efficaces
Les systèmes d’énergie houlomotrice qui produisent de l’énergie à partir du mouvement des vagues océaniques doivent pouvoir résister à un environnement volatile, hostile et désordonné. Les plus petits éléments doivent être examinés pour que l’appareil soit pleinement fonctionnel et économiquement viable, depuis les forces élevées qui lui sont appliquées jusqu’à la façon dont les composants résistent à une exposition répétée à l’eau de mer.
L’hydroélectricité a influencé la conception et la fabrication des machines, depuis les moulins à eau de l’époque hellénistique jusqu’à la première centrale hydroélectrique en 1882. Aujourd’hui, la technologie offre des centrales hydroélectriques modernes qui contribuent à la transition vers une énergie propre en fournissant des services essentiels en matière d’électricité, de flexibilité, de stockage et de protection du climat.
Technologie des colonnes d’eau verticales oscillantes
Le défi de la technologie des colonnes d’eau verticales oscillantes est d’atteindre un haut niveau d’efficacité dans une grande variété de conditions de fonctionnement. Non seulement le flux d’air change de direction lors de son mouvement alternatif, mais il varie également entre zéro et 100 %. En même temps, l’arbre doit tourner dans le même sens (c’est-à-dire dans le sens des aiguilles d’une montre).
La technologie se développe rapidement et, avec la compréhension croissante du public des ressources renouvelables et non renouvelables, on doit se rapprocher de sources d’énergie plus respectueuses de l’environnement. La turbine HydroAir est l’une des technologies les plus récentes dans le domaine de l’hydroélectricité. Elle est respectueuse de l’environnement (sans émissions de gaz à effet de serre et avec de faibles émissions sonores), elle ne comporte qu’une seule pièce mobile, sa maintenance est réduite et son empreinte est minimisée.
L’avenir des énergies marines
L’énergie houlomotrice a un énorme potentiel pour satisfaire les besoins en énergie verte à l’avenir et de combler les lacunes dans la production d’énergie renouvelable. Mais pour protéger l’environnement, il faut le faire de manière durable et en harmonie avec l’écosystème marin.
L’habitat océanique est une priorité pour les développeurs de projets. Les scientifiques doivent étudier où installer les convertisseurs pour s’assurer que l’écosystème aquatique ne sera pas endommagé. Certains équipements font du bruit ou ont des câbles dans lesquels certaines espèces peuvent s’emmêler. De nombreuses machines peuvent provoquer la migration des animaux. C’est pourquoi il est crucial d’investir dans des équipements éprouvés.
Pour exploiter l’énergie marine, les industries manufacturières et de transport doivent se concentrer sur les solutions technologiques de contrôle, les IHM et l’automatisation des applications marines. Pour protéger l’écosystème, il est important d’utiliser des dispositifs homologués et de rechercher des entreprises qui proposent des solutions innovantes et certifiées pour les navires et les plateformes offshore.
