Focus sur : Capter l’énorme énergie des vagues

Initié en Écosse en 1999,  le projet Pélamis offrait de très intéressantes perspectives. Ce projet consiste à utiliser l’énergie houlomotrice et à fournir une énergie propre et peu coûteuse, dont les avantages attendus sont supérieurs à ceux des éoliennes. D’autres projets virent le jour ensuite. Mais où en est-on 25 ans après ?

Les vagues, un mouvement perpétuel

En mer, la force des vagues est considérable et omniprésente. Leur puissance théorique dépasse de loin ce que peut offrir l’éolien. Tous les pays ne sont pourtant pas dotés du même potentiel. Chez les mieux exposés, différentes techniques de récupération de l’énergie des vagues (appelée aussi énergie houlomotrice) ont été imaginées.

Une énergie renouvelable, dense et accessible dans le monde entier

L’énergie des vagues offre une importante ressource brute en énergie. C’est l’une des plus denses parmi les énergies renouvelables. Si la quantité d’énergie générée par les vagues est faible (1 W/m²/an, soit 200 fois moins que d’énergie solaire directe), elle est multipliée par l’immense superficie marine qui permet de la récupérer. La ressource moyenne globale en énergie des vagues se situerait entre 1,3 et 2 TW d’après le World Energy Council¹,  soit l’ordre de grandeur de la puissance électrique mondiale installée (~2 TW).
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/an².

Les principaux obstacles au développement de l’énergie houlomotrice

Les rendements attendus de l’énergie houlomotrice sont bien supérieurs à ceux produits, par l’éolien. Cependant, les obstacles au recours à l’énergie des vagues sont importants :

• la corrosion des matériels immergés ;

• les problèmes de fragilité liés à l’amarrage des éléments en mer ou à l’utilisation de systèmes mécaniques mobiles dans un milieu très agité ;

• les enjeux environnementaux : les installations côtières peuvent défigurer le paysage et les installations offshore (au large des côtes) peuvent interférer sur la faune, la circulation maritime et les activités de pêche.

Une diversité de techniques

Il existe plusieurs types de dispositifs pour récupérer l’énergie des vagues³ :

• des colonnes d’eau oscillantes côtières qui recueillent les vagues en fin de course. L’eau entre dans un caisson où elle comprime de l’air qui fait tourner une turbine entraînant un générateur électrique ;

• des colonnes d’eau oscillantes immergées, des bouées sous-marines en mouvement qui montent, descendent et tanguent au gré des vagues. Ancrées dans les fonds marins, leur mouvement actionne un piston qui aspire de l’eau de mer dans une turbine ou comprime de l’air ou de l’huile qui va faire tourner un moteur et entraîner un générateur d’électricité ;

• des débordements de chenal : les vagues s’engouffrent dans un chenal qui se rétrécit de plus en plus. Elles enflent et débordent par-dessus la digue d’un réservoir situé au-dessus du niveau de la mer et qui se remplit peu à peu. L’eau du réservoir revient à la mer en passant à travers une turbine qu’elle fait tourner. Le réservoir peut se trouver sur la côte ou plus loin, sur une plateforme à déferlement flottante ;

• des caissons flottants reliés entre eux par des charnières articulées. Les vagues déplacent les caissons selon leurs mouvements. L’énergie est récupérée au niveau des articulations mobiles entre chaque caisson grâce à des pistons actionnant des pompes à huile sous pression.

Des projets européens importants

Le développement technologique de l’énergie houlomotrice se poursuit depuis plus de 20 ans. Encore peu présente en France, elle se développe dans plusieurs pays européens qui utilisent déjà une deuxième génération d’outils offshore, par exemple en Écosse et au Portugal. Grâce à des rendements en hausse constante, le seuil de rentabilité est presque atteint.

• Le projet Pélamis ⁴, de type chaîne de caissons flottants. Lancé en Écosse en 1999, le projet initial prévoyait l’installation de 30 à 40 Pélamis répartis sur 1 km² d’océan, et devait alimenter 20 000 foyers en électricité. À ce jour, seuls des essais de connection au réseau électrique à terre ont été réalisés en 2004. Deux autres projets Pélamis sont en cours au Royaume-Uni (îles Orkney et sud du Pays de Galles). Il existait également un Pélamis opérationnel depuis 2008 au Portugal (3 « serpents ») mais des avaries des prototypes en 2009 ont conduit au rapatriement des appareils pour réparations et la faillite de l’opérateur fait que le projet est suspendu sine die  ;

• Le projet Limpet⁵ est testé depuis 2000 sur l’île d’Islay (Écosse). Il recourt à la technologie des colonnes d’eau oscillantes côtières pour une puissance de 500 kW ;

• Un prototype Wave Dragon⁶ est lancé en 2007 au pays de Galles. Il utilise la technologie de plateforme à déferlement pour une capacité de 7 MW.

• d’autres projets à colonnes d’eau oscillantes ou bouées oscillantes sont développés au Portugal, en Espagne, en Bretagne et en Angleterre.

La France propose une technologie de récupération d’énergie des vagues.

Vrai. En France, le projet Searev^7-8 a été lancé en 2003 à l’École centrale de Nantes. Il s’agit d’un système offshore de deuxième génération composé d’un flotteur clos et étanche dans lequel est suspendue une roue de 9 mètres de diamètre, lestée de béton dans sa moitié inférieure et jouant le rôle d’un pendule. Sous l’action des vagues, le flotteur se met à osciller et entraîne le va-et-vient de la roue. Le mouvement relatif entre le flotteur et la roue actionne un système hydroélectrique de conversion de l’énergie mécanique en électricité : des pompes hydrauliques liées à la roue pendulaire chargent des accumulateurs à haute pression. En se déchargeant, ces derniers livrent leur énergie à des moteurs hydrauliques qui entraînent des générateurs d’électricité. L’électricité est ramenée à terre par un câble sous-marin. D’une longueur de 24 mètres et d’un poids de 1 000 tonnes, une unité Searev aura une puissance de 500 kW. À terme, une ferme houlomotrice serait constituée de plusieurs dizaines de modules ancrés par 30 à 50 mètres de fond, à 5 ou 10 km des côtes. Une maquette à l’échelle 1/12^e a été testée en 2006 et a permis de valider le concept. Mais des essais en taille réelle, prévus initialement pour 2010, ont pris un retard important.

[1] http://www.worldenergy.org/publications/2010/water-for-energy-2010
[2] http://www.inter-mines.org/docs/0904140804PR_090319_DeLaleu.pdf p.55
[3] http://www.inter-mines.org/docs/0904140804PR_090319_DeLaleu.pdf p.56
[4] http://www.pelamiswave.com/videos
[5] http://www.inter-mines.org/docs/0904140804PR_090319_DeLaleu.pdf p.58
[6] http://www.qub.ac.uk/research-centres/WelcometoSustainableDevelopmentatQueens/filestore/Filetoupload,129151,en.pdf
[7] http://www.wavedragon.net/index.php?option=com_content&task=view&id=12&Itemid=14
[8] http://www.inter-mines.org/docs/0904140804PR_090319_DeLaleu.pdf p.63

SOURCE DE L’ARTICLE : http://www.planete-energies.com/fr/l-energie-demain/les-voies-du-futur/l-energie-des-oceans/les-vagues-un-mouvement-a-exploiter-303.html