Baromètre des énergies marines

EurObserv’ER a présenté une étude synthétique sur la filière des énergies marines qui est en pleine effervescence avec un nombre significatif de prototypes immergés ces trois dernières années, que ce soit au large des côtes britanniques ou de la Bretagne, en mer du Nord ou en mer Méditerranée. Dans cette course à l’océan, l’énergie des courants a un temps d’avance sur l’énergie des vagues et les autres technologies. 

Les zones économiques exclusives de tous les États de l’Union européenne, Royaume-Uni inclus, représentent un domaine maritime de plus 25 millions de km2, soit la plus grande zone au monde, et offrent de fait un potentiel de valorisation énergétique gigantesque. L’industrie européenne des énergies marines estime que 100 GW de capacités utilisant l’énergie des vagues et des courants marins peuvent être déployés en Europe d’ici 2050. Cette puissance pourrait répondre à 10 % des besoins électriques européens actuels. Certaines technologies marines, comme l’énergie des courants ou le marnage, (voir ci-dessous) ont pour elles l’avan- tage d’une prédictibilité de leur produc- tion à venir supérieure à celle de l’éolien. L’énergie des vagues présente un autre atout : elle est plus abondante en hiver, durant la période la plus gourmande en consommation électrique. 

Selon la publication Energy Technology Perspectives 2012 de l’Agence internationale de l’énergie (International Energy Agency – IEA), les énergies marines pourraient afficher une puissance mondiale installée de 337 GW en 2050 avec environ 30 % (101 GW) provenant des courants marins et 70 % (236 GW) issus des vagues. Ce chiffre peu paraître faible en comparaison de ceux du photovoltaïque, qui a déjà franchi en 2018 le cap des 500 GW raccordés, ou avec l’éolien qui a atteint début 2019 le cap des 600 GW (591 GW fin 2018 selon le Global Wind Energy Council (GWEC). 

Il n’en reste pas moins qu’à l’échelle de certains pays côtiers ou insulaires comme le Royaume-Uni, la contribution potentielle des énergies marines est loin d’être négligeable dans l’optique d’une décarbonisation totale du mix électrique et justifie les efforts actuellement menés par les développeurs. 

Les énergies marines : un jeu à 5 familles

Les énergies marines comprennent cinq familles distinctes regroupant chacune des technologies spécifiques. 

Historiquement, L’ÉNERGIE MARÉMOTRICE (tidal range energy), est la première énergie océanique à avoir été déployée en Europe. Elle représente l’énergie poten-ielle liée à la marée, plus précisément à la différence de hauteur entre la pleine et la basse mer (le marnage). Elle est exploitée grâce à la construction d’un barrage équipé de turbines (les mêmes que celles utilisées dans les barrages hydroélectriques) situé dans une baie ou un estuaire. C’est le flux et le reflux de la marée qui permettent alternativement de remplir ou de vider la retenue d’eau en actionnant des turbines qui produisent de l’électricité. Les usines marémotrices, à l’instar des barrages hydroélectriques, peuvent également être équipées d’un système de pompage-turbinage pour augmenter la réserve d’eau stockée qui augmentera la production lors du reflux. C’est le cas de l’unique usine marémotrice en activité dans l’Union européenne et qui est située en Bretagne, dans l’estuaire de La Rance. La puissance de l’installa- tion est de 240 MW dont une vingtaine de mégawatts dévolus au pompage- turbinage. D’autres projets utilisant cette technologie sont actuellement à l’étude. C’est le cas au Royaume-Uni avec le projet de Swansea Bay Tidal lagoon (320 MW). Il s’appuie sur une conception nouvelle, celle d’un lagon artificiel. Ce lagon fonctionnerait à la manière d’un lac artificiel en se remplissant d’eau à marée haute puis en se vidant par des sas équipés de turbines. 

L’ÉNERGIE DES COURANTS (tidal stream energy) exploite l’énergie cinétique des courants de marées et des courants océaniques. Elle est généralement captée par des machines de type hydroliennes. Ces dis- positifs qui s’apparentent à des éoliennes sous-marines sont posés sur les fonds marins ou arrimés (souvent par paire) sous une barge ou un flotteur. Selon Ocean Energy Europe, association européenne représentant les acteurs industriels du secteur, 18 projets étaient en activité durant l’année 2018, incluant 6 nouvelles machines immergées l’an passé en France, au Royaume- Uni et en Belgique pour une puissance cumulée de 3 678,5 kW. 

L’ÉNERGIE DES VAGUES OU ÉNERGIE HOULOMOTRICE (wave energy) est produite par le mouvement des vagues. Il existe une multitude de technologies pour convertir l’énergie des vagues en élec- tricité, comme l’utilisation de flotteurs ponctuels ou linéaires, de systèmes à déferlement ou encore de colonnes d’eau oscillantes. En 2018, selon les données de l’association Ocean Energy Europe, 24 pro- jets houlomoteurs étaient opérationnels sur les côtes de 9 pays de l’Union euro- péenne. Pas moins de 8 machines (répar- ties sur 7 projets) ont été immergées en 2018 en Italie, Royaume-Uni, France, Dane- mark et Grèce pour une puissance cumulée de 444,2 kW. 

L’ÉNERGIE THERMIQUE DES MERS (ETM ou OTEC en anglais pour ocean thermal energy conversion) exploite au sein d’un cycle thermodynamique classique la différence de température entre l’eau chaude de surface disponible dans certaines parties du globe (entre 25 et 30 °C) et l’eau froide des profondeurs (environ 4 °C à partir de 800 m). Cette technologie n’en est encore qu’au stade de démonstrateurs de faible puissance et son développement commercial est nettement moins avancé que celui des hydroliennes ou des houlomoteurs. Depuis quelques années, les projets actuels ETM se concentrent sur des installations terrestres plutôt que sur des installations flottantes technique- ment plus contraignantes. Naval Energies a installé en 2012 un prototype ETM à terre de 15 kW sur l’île de La Réunion et un banc d’essai en 2017 en Martinique dans le cadre du projet Marlin (porté par l’Ademe). L’énergie thermique des mers peut également être valorisée par d’autres procédés. En Espagne, le fournisseur de gaz Enagás a eu l’idée d’utiliser son terminal portuaire méthanier de regazéification de gaz naturel liquéfié (GNL) dans le port de La Huelva au sud de pays. Il exploite ainsi sur son site une centrale de 4,5 MW qui utilise la différence de température entre l’eau de mer (qui sert de point chaud) et le gaz naturel liquéfié (qui sert de point froid) pour générer de l’électricité. L’énergie thermique des mers peut également être utilisée pour la production de chaleur ou de froid. Des projets de taille commerciale de systèmes de climatisation par eau de mer de type Swac (sea water air conditio- ning) sont déjà opérationnels en Europe. Ce procédé exploite la différence de température entre l’eau chaude de surface et l’eau froide des fonds marins, pompées grâce à des canalisations. Sur la côte, des échangeurs et des pompes à chaleur per- mettent de produire, selon les besoins, du chaud ou du froid. L’eau est ensuite acheminée vers les bâtiments pour les chauffer ou les climatiser. Ce procédé est notamment utilisé par la centrale Thalassia d’Engie inaugurée en 2016 dans le port de Marseille. Elle alimente en chaud et en froid l’ensemble des bâtiments qui lui sont raccordés grâce à un réseau de 3 km. À terme, le réseau devrait être relié aux 500 000 m2 de bureaux de l’écoquartier Euroméditerranée. 

La dernière énergie océanique recensée est L’ÉNERGIE OSMOTIQUE (salinity gradient) qui utilise l’énergie exploitable à partir de la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce. Phénomène naturel, l’osmose se caractérise par le transfert, à travers une membrane semi-perméable (perméable uniquement à l’eau), de l’eau depuis le milieu où elle est la moins concentrée en sel (eau douce) vers celui où elle est la plus concentrée (eau salée), jusqu’à l’équilibre des concentrations de part et d’autre de la membrane. La différence de salinité provoque un mouvement d’eau, qui exerce une pression dans le compartiment d’eau salée, pression qui peut être turbinée pour produire de l’électricité. À l’instar de l’ETM, cette technologie est encore en phase de développement. Un premier prototype de 4 kW a été testé en 2009 en Norvège par l’entreprise publique Statkraft, sur le site de Tofte au sud-ouest d’Oslo. Une variante technologique appelée “électrodialyse inverse” (reversed electro dialysis) a également été testée avec succès aux Pays-Bas sur la digue d’Afslui- tdijk, avec d’un côté la mer, et de l’autre, de l’eau douce. Opéré par la société Redstack depuis 2014, le démonstrateur néerlandais a une puissance de 50 kW et utilise 1 m3/s d’eau douce et autant d’eau de mer. L’entreprise ambitionne d’utiliser son procédé pour produire directement de l’hydrogène et d’augmenter la puissance à1MW. 

https://www.eurobserv-er.org/pdf/ocean-energy-barometer-2019-fr/

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