Énergies renouvelables : Quelle place pour l’océan ?

1. Énergies renouvelables : Quelle place pour l’océan ?

2. L’énergie aujourd’hui Trois types d’énergie : • les combustibles fossiles : charbon, gaz naturel et pétrole • L’énergie nucléaire (de fission) • Les énergies renouvelables

3. Vers le développement des énergies renouvelables Pourquoi : • La question des réserves • Pétrole : environ 40 ans au rythme d’aujourd’hui • Gaz naturel : environ 70 ans au rythme d’aujourd’hui • Charbon : environ 230 ans au rythme d’aujourd’hui • Nucléaire : ressources conventionnelles en uranium environ 50 ans • La question de l’impact sur l’environnement • Émission de gaz à effet de serre (essentiellement CO2) : protocole de Kyoto • Émission de gaz responsables de pollutions acides (dioxyde de soufre…) • Production de déchets radioactifs

4. Énergie renouvelable: de quoi s’agit-il ? Source d’énergie qui se renouvelle suffisamment rapidement à l’échelle de l’homme pour être considérée comme inépuisable Différente d’une énergie propre ou énergie verte qui ne produit pas de polluants Historiquement, les énergies renouvelables sont les premières sources d’énergie utilisées par l’homme On dénombre six « types » d’énergies renouvelables : • Le soleil : énergie solaire • Le vent : l’énergie éolienne • L’eau : l’énergie hydraulique • Le sous-sol : la géothermie • La biomasse • Les déchets

5. Énergie renouvelable: et l’Océan ? Six formes d’énergie • Énergie éolienne offshore : le vent souffle plus intensément en mer que sur terre, ceci est notamment lié à la présence de vastes étendues, libres d’obstacles. • Énergie houlomotrice (liée aux vagues) : les vagues sont des ondes de surface qui peuvent voyager loin et longtemps. Elles sont générées par le « frottement » de l’air sur la surface de l’eau. • Énergie marémotrice : la marée est un phénomène d’origine astronomique mettant en jeu les forces gravitationnelles et centrifuges et susceptibles de déplacer des masses d’eau importantes et de générer des courants importants. • Énergie hydrolienne : elle s’appuie sur les courants marins, courants de marée ou liés à la circulation générale des océans. • Énergie thermique : elle s’appuie sur le gradient vertical de la température de l’eau de mer. Cette énergie est exploitable essentiellement en zone intertropicale où la variation de température peut atteindre 20°c. • Énergie osmotique : elle s’appuie sur le gradient vertical de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce.

6. Quels sont les besoins auxquels pourraient subvenir l’Océan ? Consommation Humanité : environ 10 Gtep On se limite aux cas où l’énergie est exportable à terre, sous forme d’électricité essentiellement. 1. Énergie marémotrice Énergie naturellement dissipée : équivalente à combustion de 2 Gtep Potentiel de production annuel : 0.5 % de l’énergie dissipée naturellement Ex : Usine de la Rance représente 0.002% • Contribution limitée de cette forme d’énergie 2. Énergie de source solaire (thermique, hydrolienne) Flux solaire moyen absorbé par l’océan : 30 000 Gtep Transfert de chaleur des Tropiques vers les régions polaires : 3 000 Gtep Gulf stream : 1 000 Gtep 3. Énergie éolienne Énergie naturellement dissipée : estimée à 40 Gtep Pb : impacts sur l’environnement, modification des flux, modification de la circulation, perturbation de l’équilibre ?

7. L’énergie houlomotrice : principes et exemples (1/7) Potentiel mondial d’énergie houlomotrice Source: Wave Energy paper. IMechE, 1991 and European Directory of Renewable Energy (Suppliers and Services) 1991 Ensemble des côtes de GB : 4 fois la demande du pays Ensemble des côtes de France : 95 % de la demande du pays

8. L’énergie houlomotrice : principes et exemples (2/7) Description d’une vague : • Énergie liée aux vagues : • Énergie potentielle liée au déplacement vertical des particules d’eau • Énergie cinétique liée à la vitesse des particules d’eau • On peut montrer que l’énergie des vagues est proportionnelle au carré de la hauteur

9. L’énergie houlomotrice : principes et exemples (3/7) Les technologies utilisées : • Flow driven systems Colonne d’eau/air oscillante : uniquement énergie potentielle a. Système LIMPET déployé à la côte Île Islay b. Système MRC1000 déployé au large

10. L’énergie houlomotrice : principes et exemples (4/7) Les technologies utilisées : • Flow driven systems Overtopping devices :utilisation des « débordements d’eau », uniquement énergie potentielle a. Exemple de déploiement au large : Wave Dragon Source images : http://www.wavedragon.net/

11. L’énergie houlomotrice : principes et exemples (5/7) Les technologies utilisées : • Flow driven systems Overtopping devices : utilisation des « débordements d’eau », deux formes d’énergie b. Exemple de déploiement au large : Waveplane Source images : http://www.waveplane.com/

12. L’énergie houlomotrice : principes et exemples (6/7) Les technologies utilisées : • Hinged devices (bras articulé) Utilisation de la pression hydraulique a. Pelamis b. pendulum

13. L’énergie houlomotrice : principes et exemples (7/7) Les technologies utilisées : • Point absorbers a. Powerbuoy b. AWS

14. L’énergie marémotrice : principes et exemples (1/7) Qu’est ce que la marée ? Force centrifuge liée à rotation de la terre + force gravitationnelle de la lune + soleil Cycle mensuel : mortes eaux – vives eaux Cycle annuel : équinoxe (terre, soleil et lune dans le même plan) Cycle pluri-annuel : environ 18 ans, appelé SAROS Images : source IFREMER

15. L’énergie marémotrice : principes et exemples (2/7) Qu’est ce que la marée ? • Exploitation de deux formes d’énergies : • énergie potentielle liée aux variations du niveau moyen du plan d’eau • énergie cinétique liée aux courants de marée Images : source IFREMER

16. L’énergie marémotrice : principes et exemples (3/7) Évaluation de la puissance mécanique d’une turbine utilisant l’énergie potentielle d’une retenue d’eau P = ρgQh P : puissance ρ : masse volumique du fluide g : accélération de la pesanteur Q : débit volumique h : hauteur d’eau retenue h Q Évaluation de la puissance mécanique d’une turbine utilisant l’énergie cinétique du courant

17. L’énergie marémotrice : principes et exemples (4/7) Moulin à marée : exemple du moulin de l’île de Bréhat Images :http://www.bretagnenet.com/moulin_brehat/

18. L’énergie marémotrice : principes et exemples (5/7) L’usine marémotrice de la Rance : utilisation de l’énergie potentielle (essentiellement)

19. L’énergie marémotrice : principes et exemples (6/7) Lagon artificiel : utilisation de l’énergie potentielle Images :http://www.tidalelectric.com

20. L’énergie marémotrice : principes et exemples (7/7) Le projet Seaflow : exemple d’utilisation de l’énergie cinétique Images :http://www.marineturbines.com

21. L’énergie hydrolienne Projet marine Current turbines Ltd • Restrictions : • Respect de l’environnement : migration des poissons et mammifères marins • Brassage des eaux marines • Transfert de chaleur • Échanges de nutriments • Etc….

22. L’énergie thermique