Qu'est-ce qu’une énergie marine renouvelable ?

Qu’est-ce qu’une énergie marine renouvelable ?

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Mises en avant une nouvelle fois lors des Assises de l’économie de la mer organisées les 21 et 22 novembre 2017 au Havre, les énergies marines renouvelables représentent aujourd’hui une des filières les plus prometteuses dans l’espoir d’une production d’électricité plus durable. Elles dépendent des ressources naturelles des eaux de la mer et des océans, et permettent de produire de l’électricité grâce aux flux naturels d’énergie des courants et des marées, ou de la matière marine. L’hydroélectricité continentale n’est donc plus la seule piste de développement en lien avec les ressources hydriques dont nous disposons. Les techniques de production permettant la valorisation des courants marins, des vagues ou des marées, et plus largement de toute l’énergie marine, se développent à un rythme soutenu depuis le début des années 2000 et promettent de jouer un rôle clé dans l’approvisionnement énergétique du XXIème siècle.

L’énergie marémotrice et la force des marées

L’énergie marémotrice consiste à exploiter la force des marées. Un barrage, construit dans une baie ou un estuaire, permet de créer une retenue artificielle qui, à la différence d’une usine hydroélectrique, permet à l’eau d’être turbinée deux fois par des turbines génératrices d’électricité, selon le principe des vases communicants : lorsque la marée est haute et que le réservoir est rempli, puis à marée basse lorsque le réservoir est vidé.

Pour tirer au maximum profit de cette énergie reposant sur les variations du niveau de la mer, les usines marémotrices sont construites dans des zones côtières où l’amplitude des marées est très importante. Comme l’énergie hydraulique, l’énergie marémotrice est renouvelable et non émettrice de CO2, et la production électrique peut être prévue très précisément et longtemps à l’avance, en fonction des coefficients des marées. En France, l’usine marémotrice EDF de la Rance par exemple occupe l’estuaire de la Rance sur 700 m de large, et produit chaque année 4 % de l’électricité consommée en Bretagne, soit l’équivalent de la consommation d’une ville comme Rennes.

L’énergie hydrolienne et les courants marins

L’énergie hydrolienne est une énergie renouvelable marine produite à partir des courants marins, qui ne pollue pas et ne produit pas de déchets. Les hydroliennes transforment l’énergie cinétique des courants marins en électricité, de la même façon que les éoliennes transforment l’énergie du vent. L’efficacité d’un tel procédé réside avant tout dans la masse volumique de l’eau (et principalement de l’eau de mer) qui est de l’ordre de 1000kg/m3 contre 1,23kg/m3 à 15°C pour l’air. Cette masse volumique permet de produire de l’énergie avec des vitesses de rotation très faibles (de l’ordre de 15 tours/minutes pour les plus grandes) et une vitesse de courant constante et prévisible.

L’énergie hydrolienne est considérée aujourd’hui comme une opportunité majeure tant pour le développement des énergies renouvelables en France que pour la construction d’une filière industrielle nationale dans le domaine. La France occupe en effet une position unique en la matière puisqu’elle dispose du deuxième gisement énergétique hydrolien en Europe, après le Royaume-Uni. Ce gisement, estimé entre 3 et 5 gigawatts (GW), représente une capacité de production supérieure à celle de deux réacteurs nucléaires de type EPR, et pourrait à terme permettre de couvrir près de 3% de nos besoins en électricité.

L’énergie houlomotrice et le mouvement des vagues

L’énergie houlomotrice ou énergie des vagues désigne la production d’énergie électrique à partir de la houle, c’est-à-dire à partir de vagues successives nées de l’effet du vent à la surface de la mer et parfois propagées sur de très longues distances. Si la quantité d’énergie générée par les vagues est faible (1 W/m²/an, soit 200 fois moins que l’énergie solaire directe par exemple), elle est multipliée par l’immense superficie marine qui permet de la récupérer. Présente sur toutes les côtes de tous les océans du monde, elle est toutefois plus importante dans certaines régions, comme l’Atlantique Nord, avec une puissance de 45 kW/m, et particulièrement au large des îles britanniques. En France, son potentiel serait de 40 TWh/an.

L’énergie thermique des mers et la différence de températures en profondeur et en surface

L’énergie thermique des mers (ETM) est une énergie renouvelable qui exploite la différence de température des eaux de surface et des eaux de profondeur en zone tropicale pour produire de l’électricité. Ce différentiel de température compris entre 25 degrés pour les eaux de surfaces chauffées par le soleil et autour de 5 degrés pour les eaux à plus de 1000 mètres de profondeur, agit alors sur une machine thermique contenant de l’ammoniaque et dont l’évaporation active une turbine produisant de l’électricité.

La production d’énergie est stable dans le temps et peut fonctionner 24 heures sur 24 sans aucune interruption ce qui en fait une énergie de base possible en remplacement des énergies fossiles très utilisées dans les régions insulaires. D’autre part, cette technologie ne provoque aucune nuisance sonore, olfactive ou visuelle et est inoffensive pour les espèces animales à proximité. Une centrale ETM produirait 100 fois moins de CO2 qu’une centrale thermique classique et se caractérise donc par un très faible impact environnemental. Seul problème, elle consomme beaucoup d’énergie pour assurer son fonctionnement et notamment pour le pompage de l’eau froide des profondeurs qui demande de 15 à 25 % de l’énergie produite.

L’énergie osmotique et le phénomène d’osmose entre l’eau douce et l’eau salée

Le principe de l’énergie osmotique est basé sur l’exploitation de la différence de concentration de sel entre l’eau de mer et l’eau douce. Elle permet de produire de l’électricité en exploitant le phénomène d’osmose qui se produit continuellement entre des masses de salinité différente, et implique une tendance naturelle à l’équilibre des concentrations en sel. On utilise généralement pour cela une membrane opposant deux compartiments, un d’eau salée et un d’eau douce, et ne laissant passer qu’un type d’ions. Les ions de sodium chargés positivement en électricité s’infiltrent dans le premier tandis que le second reçoit les ions de chlore chargés négativement, créant ainsi une pile naturelle.

Si ce procédé est prometteur au regard de sa stabilité et de sa durabilité, il reste néanmoins confrontée à de gros problèmes de rendements. Les membranes souvent organiques sont trop fragiles et manquent d’efficacité. Pour exemple, une membrane d’environ un mètre carré ne permettrait à ce jour de générer que 5 watt d’électricité maximum, nécessitant une surface de production considérable pour envisager une exploitation rentable.

Les autres sources d’énergies marines

D’autres modes de production d’électricité, actuellement en recherche ou expérimentation à des stades plus ou moins avancés, utilisent les richesses de la mer telles que l’éolien offshore qui exploite les vents du large souvent bien plus puissants que sur terre, ou la biomasse marine qui exploite les algues et le phytoplancton par gazéification, fermentation ou combustion.

Rédigé par : La Rédaction

La Rédaction
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