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L’énergie thermique des mers

L’énergie thermique des mers (ETM) est une énergie renouvelable et disponible continuellement. Elle exploite la différence de température des eaux de surfaces et des eaux de profondeur pour produire de l’électricité. Le principe de l’ETM a été élaboré dès la fin du 19ème siècle, mais son application industrielle est très récente.

Les océans sont les plus grands capteurs d’énergie solaire de la planète : ils recouvrent 70% du globe et absorbent en continu les rayons du soleil. Cette technologie est exploitable uniquement dans les mers de la ceinture tropicale. La température des eaux de surface doit être supérieure à 25°C et les eaux froides sont pompées à plus de 1000 m de profondeur. Un différentiel de température de 20°C doit subsister entre les eaux de surface et de profondeur.

[stextbox id=”info”]Principe de fonctionnement[/stextbox]

Une centrale à énergie thermique des mers applique le processus inverse de celui d’une pompe à chaleur. Là où une pompe à chaleur transforme l’énergie électrique en énergie thermique, l’ETM utilise la chaleur de l’eau pour produire de l’électricité.

Les centrales ETM peuvent fonctionner de différentes manières : en cycle ouvert, hybride ou fermé.

En cycle fermé (également appelé cycle thermodynamique de Rankin), l’eau chaude de surface est d’abord pompée et introduite dans un évaporateur. La chaleur (ses calories) de l’eau est transférée dans un fluide caloporteur grâce à un échangeur de chaleur. Le fluide de travail généralement utilisé est l’ammoniac, car il s’évapore à basse température (4°C). L’ammoniac ainsi chauffé par la chaleur de l’eau s’évapore. La vapeur active une turbine qui produit de l’électricité. Ensuite la vapeur d’ammoniac se condense au travers du condenseur à double paroi où elle transmet sa chaleur à l’eau froide pompée en profondeur.

En cycle ouvert l’ammoniac n’est pas utilisé comme fluide de travail. L’eau est directement transformée en vapeur. Sur toute l’eau pompée, seul 0.5% du volume produit de la vapeur. A la fin du cycle, la vapeur d’eau condensée n’est pas réintroduite dans le cycle mais relâchée dans l’océan.

Le cycle hybride mêle les deux types de circuit et permet la production d’eau douce (l’eau transformée en vapeur n’est plus salée).

Une centrale ETM se situe en pleine mer et se compose donc de plusieurs pompes, d’un évaporateur, d’un condenseur, d’une turbine, et d’un générateur. Le diamètre des conduites d’eau mesurent entre 5 et 8 mètres de diamètre.

[stextbox id=”info”]Limites et avantages [/stextbox]

Cette technologie se limite à certaines zones du globe, où les eaux de surface sont de plus de 25°C et où les fonds atteignent les 1000 m de profondeur. Ces zones représenteraient tout de même 60 millions de km2.

Une centrale ETM consomme beaucoup d’énergie pour pomper l’eau froide en profondeur.

Mais une centrale ETM permet des productions annexes, appelées co-production. Elle peut par exemple être utilisée pour produire de l’eau douce ou alimenter un système d’air conditionné.

Un avantage indéniable de l’ETM est son faible impact environnemental. Une centrale ETM produirait 100 fois moins de CO2 qu’une centrale thermique classique. De plus, elle ne rejette pas de polluants.

[stextbox id=”info”]Application [/stextbox]

Les leaders mondiaux de l’énergie thermale des mers sont le français DCNS et l’Américain Lockheed.

Le Japon teste également cette technologie dans une centrale à Okinawa. Les tests portent sur l’impact des variations des conditions climatiques sur la production d’électricité.

DCNS, groupe de défense navale qui étend ses activités au énergie maritime, étudie la technologie de l’EMT depuis 2008 et a installé début 2012 un démonstrateur terrestre à la Réunion pour tester l’application de cette technologie.

DCNS développe actuellement, en Martinique, un projet de centrale ETM d’une puissance de 10 MW, avec une conduite d’eau de 6 mètres de diamètres et profond de 1,1km.

La difficulté technique majeure des centrale ETM est la construction de la conduite d’eau froide de plus de 8 mètres de diamètre à 1000 mètres de profondeur. Le groupe français estime que cette difficulté sera surmontée d’ici à la fin de l’année et qu’en 2014 il pourra proposer des centrales ETM clés en mains.

Le groupe américain Lockheed, a annoncé en avril dernier, la début d’une coopération avec le groupe asiatique Reignwood Group pour construire une centrale ETM au sud de la Chine. La centrale pourra produire 10 MW d’électricité.

Chaque centrale ETM de 100 MW pourrait produire chaque année l’équivalent de l’énergie fournie par 1,3 millions de barils de pétrole.

Selon certaines prévisions, cette technologie pourrait rendre de nombreuses régions du globe auto-suffisantes en énergie. Les Etats-Unis, l’Australie, le Japon, et Taïwan s’intéressent de près à l’ETM.

Aujourd’hui les coûts des investissements sont de 20 millions d’€ par MW installé, mais l’amélioration de la technologie et son application à plus grande échelle permettraient de diminuer de moitié ces coûts.

Selon une étude de l’AIE (Agence internationale de l’énergie) consacrée aux énergies marines, le potentiel global de production de l’ETM dans le monde pourrait atteindre 10 000 TWh/an, soit l’équivalent de plus de la moitié de la consommation mondiale d’électricité.

Rédigé par : La Rédaction

La Rédaction
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