√Čnergie mar√©motrice

ÔĽŅ
√Čnergie mar√©motrice
Usine mar√©motrice Annapolis Royal, Nouvelle-√Čcosse, Canada

L'énergie marémotrice est issue des mouvements de l'eau créés par les marées et causés par l'effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil. Elle est utilisée soit sous forme d'énergie potentielle - l'élévation du niveau de la mer, soit sous forme d'énergie cinétique - les courants de marée.

L'√©nergie mar√©motrice n'est pas nouvelle : des moulins √† mar√©e ont √©t√© construits d√®s le XIIe si√®cle sur l'Adour.

Sommaire

Principe

Principe d'une usine marémotrice
Article d√©taill√© : Mar√©e.

Le ph√©nom√®ne de mar√©e est d√Ľ au diff√©rentiel de temps de rotation entre la Terre (24 heures) et la Lune (28 jours) qui est donc relativement fixe par rapport √† celle-ci. Il s'ensuit que le globe terrestre tourne √† l'int√©rieur d'un globe d'eau de mer allong√© dans les deux sens par l'attraction lunaire. On peut utiliser cette √©nergie de rotation, ce qui a pour effet (dans des proportions infimes, bien que d√©finitives) de ralentir la Terre et d'√©loigner la Lune pour des raisons de conservation du moment cin√©tique de l'ensemble.

L'énergie dite marémotrice constitue donc une récupération de l'énergie cinétique de rotation de la Terre.

L'√©nergie correspondante peut √™tre capt√©e sous deux formes :

  • √©nergie potentielle (en exploitant les variations du niveau de la mer) : c'est la technique utilis√©e dans l'usine mar√©motrice de la Rance
  • √©nergie cin√©tique (en exploitant les courants de mar√©e, qui peuvent √™tre capt√©s par des turbines, ou hydroliennes).

Les sites adapt√©s au captage de l'√©nergie mar√©motrice sont peu nombreux ; ils se concentrent dans les r√©gions o√Ļ, du fait notamment des conditions hydrodynamiques, l'amplitude de l'onde de mar√©e (inf√©rieure au m√®tre loin des c√ītes) est amplifi√©e : c'est notamment le cas en France dans la Baie du Mont-Saint-Michel, pr√®s de laquelle se trouve l'usine de la Rance (estuaire de la Rance, baie de Saint Malo) et au Canada dans la Baie de Fundy o√Ļ le marnage d√©passe 10 m√®tres, ce qui g√©n√®re des courants de mar√©e intenses pouvant d√©passer 5 nŇďuds, soit pr√®s de 10 km/h.

L'exploitation optimale de l'√©nergie potentielle n√©cessite des am√©nagements importants, qui modifient notablement les √©quilibres √©cologiques dans des zones g√©n√©ralement fragiles ; il est probable que cette voie ne sera plus gu√®re exploit√©e √† l'avenir et que l'usine de la Rance restera une exp√©rience isol√©e.

Le captage de l'√©nergie cin√©tique des courants de mar√©e est actuellement prospect√© ; pour √™tre exploitables, les courants doivent d√©passer 3 nŇďuds pendant des dur√©es notables.

Origine de l'énergie des marées

L'eau des oc√©ans, en raison du surcroit d'attraction lunaire du c√īt√© de la Lune et de sa valeur plus faible du c√īt√© oppos√© √† celle-ci a, en coupe, une allure d'ellipse, dont le grand axe est orient√© sur la direction Terre-Lune. La Terre tournant en 24 heures (approximativement) tandis que la Lune ne le fait qu'en 28 jours (approximativement), le mouvement de rotation de la Terre dans cette masse d'eau fixe produit le ph√©nom√®ne des mar√©es.

Lorsqu'on retient cette eau par un barrage, on en freine le mouvement, et donc du m√™me coup - d'une fa√ßon infinit√©simale - la Terre. Cela a, en raison de la loi de l'action et de la r√©action, un effet sur la Lune, qu'il serait possible d'√©tudier par une m√©thode d'√©l√©ments finis, mais une astuce pour le faire plus rapidement existe : puisqu'il y a conservation du moment d'inertie et que la Terre ralentit, l'effet du freinage est donc que la Lune s'√©loigne (de fa√ßon infinit√©simale elle aussi par rapport √† sa distance).

Ce ralentissement existe de toute fa√ßon : √† la fin du XIXe si√®cle, l'ann√©e faisait 365,242196 jours et aujourd'hui 365,242190 jours (on remarquera que la diff√©rence porte d√©j√† sur la 9e d√©cimale, alors que les astronomes travaillent plus volontiers avec 16. Un effet de huit ordres de grandeurs en dessous est donc remarqu√© par eux s'il se cumule sur plus d'une dizaine d'ann√©es, ce qui est le cas pour la Rance).

Les usines marémotrices ne font qu'augmenter un peu le freinage. Elles utilisent donc in fine l'énergie cinétique de rotation de la Terre, matérialisant d'une façon nouvelle un vieux rêve exprimé par Gaston de Pawlowski (de l'Institut) et d'Alphonse Allais qui était d'installer une roue dentée sur l'équateur pour récupérer le mouvement de rotation terrestre.

Les effets climatiques √©ventuels d'une baisse - m√™me l√©g√®re - de la vitesse de rotation de la Terre ne semblent pas √† ce jour avoir √©t√© √©tudi√©s. Qualitativement, on sait qu'un ralentissement significatif :

  • diminuerait la vitesse du cycle thermique terrestre (p√©riodes diurne et nocturnes plus longues)
  • augmenterait les √©carts de temp√©rature entre les jours et les nuits, avec pour cons√©quence une augmentation des mouvements atmosph√©riques (temp√™tes...)

On peut toutefois observer qu'il s'agit de capter une √©nergie qui se dissipe actuellement compl√®tement par frottement dans l'oc√©an, essentiellement au voisinage des c√ītes.

Potentiel

L'ordre de grandeur de l'√©nergie naturellement dissip√©e annuellement par les mar√©es est √©valu√© √† 22 000 TWh soit l'√©quivalent de la combustion de moins de Gtep. Ce chiffre est √† comparer √† la consommation d'√©nergie de l'humanit√©, de l'ordre de 10 Gtep [1].

Seule une fraction de cette énergie étant récupérable, l'énergie marémotrice ne pourra contribuer pour l'avenir que pour une faible part à la satisfaction des besoins mondiaux.

Par rapport √† la plupart des autres √©nergies naturelles (pas exactement renouvelable, voir plus bas : d'o√Ļ vient l'√©nergie...), l'√©nergie mar√©motrice pr√©sente l'avantage d'√™tre parfaitement pr√©dictible : en un point donn√©, l'√©nergie disponible ne d√©pend que de la position relative des astres et de la Terre ; de plus, la propagation de l'onde de mar√©e n'est pas instantan√©e (il y a par exemple plusieurs heures de d√©calage entre le passage de cette onde √† Brest et dans le Pas de Calais) : ceci contribue globalement √† "√©taler" la production, et √† effacer les passages √† z√©ro p√©riodiques de la production en un point.

Histoire

La premi√®re[r√©f. n√©cessaire] utilisation attest√©e de l'√©nergie mar√©motrice remonte aux ann√©es 1120, avec la construction de moulins √† mar√©es, utilisant la barre de l'Adour. En France, dans la p√©riode 1920-1930, deux projets d'usines mar√©motrices, au Paluden[1] sur l'Aber-Wrac'h au Finist√®re et sur l'Arguenon dans les C√ītes-d'Armor, virent le jour mais ne furent pas men√©s √† terme.

Usine marémotrice de la Rance

Article d√©taill√© : Usine mar√©motrice de la Rance.

La premi√®re installation de production d'√©lectricit√© utilisant l'√©nergie mar√©motrice est l'usine mar√©motrice de la Rance en France. Elle a √©t√© install√©e sur un site qui, avec des mar√©es dont l'amplitude peut atteindre 13 √† 14 m√®tres, avait d√©j√† connu dans l'histoire de nombreux ¬ę moulins √† mar√©e ¬Ľ. Les travaux du barrage ont d√©marr√© en 1961, et l'usine fut d√©finitivement achev√©e en 1966.

Depuis son raccordement au r√©seau en 1967, l'usine de la Rance dispose de 24 ¬ę groupes bulbes ¬Ľ poss√©dant chacun un alternateur de 10 MW, soit une puissance install√©e totale de 240 m√©gawatt. L'usine produit 500 √† 600 millions de kWh par an, soit entre 2000 et 2500 heures par an de fonctionnement en √©quivalent pleine puissance.

Au Canada

Le Canada a mis en place un atlas des ressources (190 sites identifi√©s, pour une puissance potentielle totale de plus de 42 000 MW/an, soit pr√®s des 2/3 de la demande canadienne d'√©lectricit√© en 2008). Trois nouvelles centrales mar√©motrices pourraient √™tre construites dans la baie de Fundy, sur la c√īte ouest de l'√éle de Vancouver et dans l'estuaire du Saint-Laurent[2].

Nouvelles technologies

Actuellement, des systèmes plus décentralisés sont en développement et semblent très prometteurs. Ils utilisent soit l'élévation du niveau de la mer (énergie potentielle), soit les courants de marée.

On peut notamment citer des projets tels que ¬ęMighty Whale¬Ľ, ¬ęAWS¬Ľ (projet de d√©monstration de 2 MW au Portugal), ¬ęLIMPET¬Ľ, ¬ęDAVIS¬Ľ (Blue Energy), ¬ęSea Snail¬Ľ, etc.

Une r√©alisation int√©ressante est √† Hammerfest, une ville au nord de la Norv√®ge. Hammerfest Str√łm est la premi√®re usine mar√©motrice sous-marine. Cette usine ressemble √† un moulin √† vent dont les pales tournent gr√Ęce au flux et au reflux des mar√©es et d√©livre 300 kilowatts (en comparaison, l'usine mar√©motrice de la Rance fournit 240 m√©gawatts).

Une vingtaine d'usines de ce type seront installées en 2004, et alimenteront environ 1 000 habitations. La principale difficulté que présente ce type d'installation (outre la corrosion) est la maintenance, la température de l'eau ne dépassant guère quelques degrés.

Les syst√®mes actuellement √† l'√©tude et utilisant l'√©nergie des mar√©es ont un co√Ľt comparable √† l'√©nergie √©olienne en mer. Ils pourraient donc conna√ģtre un d√©veloppement rapide .

Centrale marémotrice sous-marine

Durant l'√©t√© 2002, la premi√®re centrale mar√©motrice utilisant les courants sous-marins fut test√©e au Royaume-Uni. Il existe plus de 40 sites dans ce pays riche en c√ītes o√Ļ une telle exp√©rience est possible. En th√©orie, l'√©nergie potentielle permettrait de g√©n√©rer les trois-quarts de l'√©lectricit√© du pays.

Le Royaume-Uni a choisi de miser sur les courants sous-marins plus r√©guliers que les courants de mar√©es de surface ou la houle. Tout d√©pend de la topographie locale. L'oc√©an comporte des chenaux o√Ļ des masses d'eau ascendantes ou descendantes se resserrent dans un espace r√©duit. Les Britanniques ont d√©cid√© de v√©rifier si l'utilisation de cette √©nergie tir√©e des courants marins est exploitable afin de r√©duire les gaz √† effet de serre. Pour cela, ils ont engag√© des frais colossaux pour construire un prototype de centrale mar√©motrice pouvant produire jusqu'√† 1 580 kW d'√©lectricit√©. La machine est install√©e dans les Shetland.

Deux ¬ę hydroplanes ¬Ľ de 15 m√®tres mont√©s sur un socle vont osciller avec la mar√©e afin d'activer un moteur hydraulique qui g√©n√©rera de l'√©lectricit√©. Des pistons hydrauliques contr√īlent l'angle par lequel les hydroplanes de la soci√©t√© Stingray doivent faire face au courant de la mar√©e pour obtenir un maximum d'eau. Comme pour une aile d'avion, leur angle d'attaque change pour cr√©er un ph√©nom√®ne ¬ę d'ascenseur ¬Ľ qui pousse l'hydroplane vers le haut et vers le bas. En bougeant, les hydroplanes font bouger un bras qui actionne une pompe pour faire monter de l'huile haute pression √† travers un moteur hydraulique qui fait tourner un g√©n√©rateur √©lectrique[3].

La structure fait 35 tonnes, se trouve à 20 mètres au-dessus du fond marin et fonctionnera dans des courants allant de 2 à 3 mètres par seconde. Essentiellement fabriqué en acier, l'hydroplane est renforcé par un verre plastifié. La société Stingray ne travaille que pour les marées qui bougent dans un seul et même sens. D'autres sociétés travaillent sur des hydroplanes capable de travailler sur les 4 marées.

Les experts √©conomiques remettent en cause le co√Ľt associ√© √† ce genre de production. Le co√Ľt estim√© de l'√©lectricit√© produite par ces centrales est pr√©vu entre 4,7 et 12 pence par kWh, ce qui est plus cher que l'√©nergie nucl√©aire ou √©olienne.

Notes et références

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

Articles connexes



Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis √† la licence CC-BY-SA. Source : Article √Čnergie mar√©motrice de Wikip√©dia en fran√ßais (auteurs)


Share the article and excerpts

Direct link
… Do a right-click on the link above
and select ‚ÄúCopy Link‚ÄĚ

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.