note d`opportunité énergie des vagues saint philippe, pdf
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note d`opportunité énergie des vagues saint philippe, pdf
NOTE D’OPPORTUNITE SUR L’EXPLOITATION DE LA A HOULE ONSHORE A LA REUNION ET EN PARTICULIER A SAINT-PHILIPPE SAINT PHILIPPE Filière : Energie de la Mer Rédacteur : Gildas DELENCRE, stagiaire, [email protected] Référent et relecture : Laurent GAUTRET, GAUTRET directeur technique, [email protected] Secrétariat : Line RIVIERE, [email protected] Date : septembre 2010 Diffusion : site te web ARER Version n°1 www.island ARER – EIE Espaces Informations et Conseils - www.arer.org - [email protected] – www.island-news.org «Promouvoir la maîtrise maîtrise de l’énergies et l’utilisation rationnelle des énergies renouvelables, et préserver les ressources naturelles locale dans une perspective de développement durable et d’adaptation aux changements climatiques » Prenez contact avec notre équipe – Tél. 02 62 62 257 257 ARER - Agence Régionale Energie Réunion - Association loi 1901 à but non lucratif –Organisme de formation agréé Siège social : 40 avenue de Soweto * BP 226 * 97456 St-Pierre Cedex Tel : 0262 38 39 38 * Fax : 0262 96 86 91 * n° siret : 43928091800020 Membres de Droits 2010 de l’ARER Membres Membres associés associés 2010 ARS-OI, OI, BSO, Chambre des métiers et de l’artisanat (CMA), Conservatoire botanique des Mascarins, Energy Ocean Indien, EPSMR, Mairie de Cilaos, Mairie de L’Etang Salé, Mairie de Mamoudzou, Mamoudzou Mairie de Sainte-Marie, Marie, Mairie de Petite-Ile, Petite Mairie de La Possession, Mairie de Saint-Philippe, Philippe, Mairie de Trois Bassins SEMAC, SIDELEC, Syndicat des Fabricants de Sucre de La Réunion. Partenaires Partenaires associés associés aux travaux ARER sur la filière ENERGIE MER REUNION REUNION ET OCEAN INDIEN 1 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Cette étude est dédiée à Marion CORRE LABAT sans qui ce travail n’aurait pu se faire. Elle m’avait choisi comme stagiaire pour l’épauler dans l’élaboration de cette note. Elle avait pour habitude de s’investir pleinement dans les différents projets d’énergie marine sur lesquels elle travaillait. Marion s’en est allée bien trop jeune le 26 avril 2010. 2 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe REMERCIEMENTS Nous tenons à remercier de nombreuses personnes et organismes pour le soutien technique qu’ils ont su apporter à l’ARER lors de la rédaction de cette note d’opportunités sur l’exploitation de l’énergie des vagues à Saint-Philippe. Ces remerciements s’adressent : Tout d’abord aux partenaires de l’ARER sur la filière ENERGIE MER : la Région Réunion, EDF Energies Nouvelles et DCNS. A M. Philippe SAUSSOL, EGIS-EAU, pour son soutien et la transmission de précieuses données concernant la cale de halage d’une part et océanographiques d’autre part. A M. Patrick MIGNEAUX, DGST de Saint-Philippe, pour nous avoir permis d’exploiter ces données et pour les informations fournies sur les aspects d’urbanisme de Saint-Philippe. Au CETMEF, pour la mise à disposition des données de houle issues de la base de données CANDHIS. A la Région Réunion pour son soutien à l’ARER, pour le développement et la veille technologique sur la filière « énergies de la mer ». A l’ensemble des personnes que nous oublions, internes ou externes à l’ARER, qui directement ou indirectement ont apporté des connaissances techniques pour la réalisation de cette note. 3 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe ABSTRACT En raison des conditions difficiles auxquelles sont soumis les pêcheurs lors de la mise à l’eau de leurs embarcations, la commune de Saint-Philippe a décidé de réaménager le site en y implantant une nouvelle cale de halage et un bassin d’apaisement protégé par une digue. La situation est donc tout à fait propice au développement d’une technologie placée sur la digue qui récupérerait l’énergie des vagues. D’autant plus que les vagues à cet endroit sont parmi celles des plus grosses de l’île. Une réelle opportunité s’offre donc aux industriels puisque le projet de SaintPhilippe peut faire figure de projet pilote car d’autres projets de ce type sont prévus sur l’île. Notamment l’imposant projet de la route du littoral avec plus de 6 km de digue. Cette note constitue donc une étude de préfaisabilité, estimant le potentiel énergétique en présence, examinant les différentes technologies susceptibles d’être installées sur une digue et analysant les différents enjeux. Because of hard conditions which occur in the marina of Saint-Philippe, the fishermen have many problems to put their boat in sea, that’s why the town council decided to create a new hold with a calm pool protected by a breakwater. So this is an ideal situation to test and develop a wave energy converter which could be placed on this breakwater. All the more so the wave climate at this place is one of the greatest of the island. Therefore, it’s a real opportunity for the industrials owing to the Saint-Philippe project could be taken like a pilot project because other projects such this one are planed on the island. In particular, the great project of the coastal road with more than 6 km of breakwater. So this document is a prefeasibility study, in estimating the energy potential, in checking the different technologies which could be installed on a breakwater and, finally, in analysing the different stakes. 4 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe TABLE DES MATIÈRES Remerciements ................................................................ ................................................................................................ ........................................................................... ........................................... 3 Abstract ................................................................ ................................................................................................ ....................................................................................... ....................................................... 4 Table des matières ................................................................ ................................................................................................ ...................................................................... ...................................... 5 Table des figures ................................................................ ................................................................................................ ......................................................................... ......................................... 7 Glossaire ................................................................ ................................................................................................ ..................................................................................... ..................................................... 8 I - Introduction................................................................ ................................................................................................ ............................................................................. ............................................. 9 II - Les projets ENERGIES DE LA MER à La Réunion ................................................. ................................................. 10 II - 1 Contexte énergétique de l’île ............................................................................ 10 II - 2 SREMER ............................................................................................................. 10 II - 3 Projets en cours ................................................................................................ 11 III - Présentation théorique des vagues ................................................................ ..................................................................... ..................................... 13 III - 1 Représentation ................................................................................................. 13 III-1.1 Analyse vague par vague ..........................................................................................14 III-1.2 Analyse spectrale .....................................................................................................15 III - 2 Génération et propagation ............................................................................... 17 III - 3 Réfraction / Diffraction ..................................................................................... 18 III-3.1 Réfraction .................................................................................................................18 III-3.2 Diffraction.................................................................................................................19 III - 4 Estimation de la ressource en énergie ............................................................ 20 IV - Projet de cale de halage à SaintSaint-Philippe............................................................ ............................................................ 22 IV - 1 Aménagement du site ...................................................................................... 22 IV - 2 Autres projets d’infrastructures portuaires à La Réunion .............................. 24 V - Analyse de la ressource ................................................................ ....................................................................................... ....................................................... 26 V - 1 Données de houle .............................................................................................. 26 V-1.1 Données CANDHIS de Vincendo ................................................................................26 V-1.2 Directions de la houle ...............................................................................................28 V-1.3 Houles cycloniques ...................................................................................................29 V - 2 Autres données océanographiques................................................................... 29 V-2.1 Les niveaux de mer ...................................................................................................29 V-.2.1.a) Marée ............................................................................................................... 29 V-.2.1.b) Surcote météo-océanique ................................................................................ 30 V-2.2 Bathymétrie ...............................................................................................................30 V - 3 Ressources des autres sites réunionnais ......................................................... 30 VI - Veille technologique ................................................................ ............................................................................................ ............................................................ 32 VI - 1 Technologie LIMPET ......................................................................................... 32 VI - 2 Technologie SDE ............................................................................................... 33 VI - 3 Technologie SSG ............................................................................................... 34 VI - 4 Synthèse et coûts ............................................................................................. 36 VI-4.1 Synthèse des technologies .......................................................................................36 VI-4.2 Coût de l’énergie de la houle onshore .....................................................................37 5 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe VII - Impacts mis en jeux ................................................................ ........................................................................................... ........................................................... 38 VII - 1 Les documents d’urbanisme ........................................................................... 38 VII-1.1 Schéma d’Aménagement Régional (SAR) ...............................................................38 VII-1.2 Schéma de Cohérence Territoriale (SCOT sud) ......................................................39 VII-1.3 Eléments d’urbanisme de Saint-Philippe ...............................................................40 VII - 2 Impacts sur le milieu physique, naturel et humain ........................................ 40 VIII - Conclusions................................................................ ................................................................................................ ....................................................................... ....................................... 41 Bibliographie ................................................................ ................................................................................................ ............................................................................. ............................................. 42 6 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe TABLE DES FIGURES Figure 1 – Situation géographique de Saint-Philippe ...................................................... 9 Figure 2 – Mix énergétique électrique 2025 – 2030 à partir du scénario STARTER ..... 10 Figure 3 – Carte des sites potentiels pour l’exploitation des Energies Marines à la Réunion ........................................................................................................................... 11 Figure 4 – Carte des projets ERM en cours à la Réunion .............................................. 12 Figure 5 – Paramètres caractérisant les vagues........................................................... 13 Figure 6 – Principe de l’analyse vague par vague.......................................................... 14 Figure 7 – Loi de Rayleigh pour un état de mer donné .................................................. 15 Figure 8 – Principe de l’analyse spectrale ..................................................................... 16 Figure 9 – Exemple de spectre directionnel de vague ................................................... 16 Figure 10 – Génération et propagation des vagues ....................................................... 17 Figure 11 – Phénomène de réfraction............................................................................ 18 Figure 12 – Réfraction des vagues ................................................................................. 19 Figure 13 – Phénomène de diffraction ........................................................................... 19 Figure 14 – Exemple de matrice de probabilités des états de mer à l’île d’Yeu ........... 20 Figure 15 – Carte du potentiel énergétique mondial ..................................................... 21 Figure 16 – Cale de mise à l’eau actuelle ...................................................................... 22 Figure 18 – Vue 3D de l’aménagement du site .............................................................. 23 Figure 19 – Photomontage de l’aménagement du site .................................................. 23 Figure 17 – Plan masse du projet .................................................................................. 23 Figure 20 – Route du littoral actuelle ............................................................................ 24 Figure 21 – Route du littoral envisagée ......................................................................... 24 Figure 22 – Images de synthèse du projet de la route du littoral.................................. 25 Figure 24 – Situation géographique du houlographe de Vincendo ................................ 26 Figure 25 – Vue globale des couples (,) des mesures à Vincendo ........................ 26 Figure 23 – Bouée houlographe ..................................................................................... 26 Figure 26 – Probabilités des états de mer à Vincendo .................................................. 27 Figure 27 – Histogramme des puissances de houle sur une année ............................. 28 Figure 28 – Directions moyennes de la houle sur 10 ans .............................................. 28 Figure 29 – Marégramme de Saint-Pierre du 15/03/2010 au 5/04/2010....................... 29 Figure 30 – Bathymétrie de la zone devant Saint-Philippe ........................................... 30 Figure 31 – Potentiel de houle sur différents sites réunionnais ................................... 31 Figure 32 – Technologie LIMPET .................................................................................... 32 Figure 33 – Projet LIMPET à Mutriku ............................................................................. 33 Figure 34 – Projet LIMPET Siadar .................................................................................. 33 Figure 35 – Technologie SDE.......................................................................................... 34 Figure 36 – Technologie SSG .......................................................................................... 35 Figure 37 – Technologie SSG intégrée dans une digue ................................................ 35 Figure 38 – SAR de Saint-Philippe ................................................................................. 39 Figure 39 – Possible zone constructible de Saint-Philippe ........................................... 40 7 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe GLOSSAIRE o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o ARER : Agence Régionale de l’E Energie Réunion BCEOM : Bureau Central d’E Etudes pour les Equipements d’O Outre-M Mer (EGIS) CANDHIS : Centre d’A Archivage National de Données de Houle In Situ CETMEF : Centre d’E Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales DGST : Direction Générale de la Surveillance du Territoire ERM : Energie Renouvelable Marine LIMPET : Land Installed Marine Powered Energy Transformer MST : Multi Stage Turbine OWC : Oscillating Water Column PADD : Plan d’A Aménagement et de Développement Durable PLU : Plan Local d’U Urbanisme PRERURE : Plan Régional des Energies Renouvelables et de l’U Utilisation Rationnelle de l’E Energie SAR : Schéma d’A Aménagement Régional SCOT : Schéma de COhérence Territoriale CO SHOM : Service Hydrographique et Océanographique de la Marine SMVM : Schéma de Mise en Valeur de la Mer SREMER : Schéma Régional des Energies de la MEr de la Réunion SSG : Seawave Slot-cone Generator STARTER : STratégie d’A Autosuffisance pour la Relance et la Transition ST Energétique Réunionnaise VEM : Vive-E Eau Moyenne WEC : Wave Energy Converter 8 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe I - INTRODUCTION Située sur la côte sud qualifiée de « sauvage » de La Réunion, la commune de Saint-Philippe souhaite réaménager sa cale de halage actuellement en prise à de fortes vagues et, de ce fait, très difficile d’accès pour les dizaines de pêcheurs en activité. Figure 1 – Situation géographique de Saint-Philippe En effet, la cale de mise à l’eau actuelle ne permet pas aux pêcheurs de sortir en mer lors des fortes houles ; c'est-à-dire la majeure partie de l’année. La mairie de Saint-Philippe a donc sollicité le bureau d’étude BCEOM afin de réaménager le site. Le projet est de construire une nouvelle cale de halage et un bassin d’apaisement devant celle-ci pour permettre un usage quelque soit l’état de mer. Il est donc prévu de construire une digue de protection pour sécuriser le bassin des vagues. C’est donc sur cette digue de protection qu’il serait opportun de placer un système WEC (Wave Energy Converter) afin de convertir la puissante énergie des vagues en électricité. Cette configuration est idéale pour développer un projet pilote d’autant plus que les technologies dans ce domaine de WEC onshore sont un peu en retard par rapport à leurs semblables nearshore ou offshore. De plus, les industriels du domaine devraient être très intéressés car d’autres projets de digue sont prévus à La Réunion, notamment le projet de route du littoral, d’une longueur de 11 km, qui sera principalement constitué de digues et viaducs en mer. A noter que ce projet constitue une des priorités du conseil régional. Ce document a donc pour but de mener une étude préfaisabilité en estimant le potentiel en présence via un traitement des données existantes et, d’autre part, d’examiner les différentes technologies qui pourraient convenir à la configuration du projet. 9 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe II - LES PROJETS ENERGIES DE LA MER A LA REUNION II - 1 Contexte énergétique de l’île Cette étude s’inscrit pleinement dans le contexte énergétique et la volonté politique de la région Réunion de développer les énergies renouvelables et en particulier les énergies marines. Un scénario de Stratégie d’Autosuffisance pour la Relance et la Transition Energétique Réunionnaise (STARTER1), définit les scénarios prospectifs et l’objectif de mix énergétique pour la Réunion aux horizons 2025-2030 (Figure 2). Figure 2 – Mix énergétique électrique 2025 – 2030 à partir du scénario STARTER Source : ARER. II - 2 SREMER Pour atteindre l’autosuffisance énergétique par ce mix 100% énergies renouvelables, 0 émission de CO2, le développement et l’exploitation des énergies marines est indispensable. Afin de permettre le développement des énergies marines renouvelables, le Schéma Régional des Energies de la Mer (SREMER) (cf R5) a été réalisé pour que ce document soit annexé au SAR (Schéma d’Aménagement Régional). En 2009, la Région a ainsi fait appel à l’ARER pour que celle-ci réalise le SREMER afin de déterminer les sites potentiels ERM (sans que la liste ne soit exhaustive) autour de l’île (Figure 3). 1 Plan énergie 100% énergie renouvelable adopté par la Région en août 2009. 10 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 3 – Carte des sites potentiels pour l’exploitation des Energies Marines à la Réunion Source : ARER. Dans ce cadre et en appui au PRERURE, l’ARER soutient des projets de développement d’énergies marines et participe à des études de potentiel ou études prospectives de la ressource marine tout autour de l’île. II - 3 Projets en cours Plusieurs projets sont donc en cours à la Réunion, la Figure 4 permet ainsi de les visualiser. Ils sont tous à des stades d’avancement divers mais certains de ces projets verront d’ores et déjà leur première phase se réaliser dès 2011. Ce sera le cas pour l’ETM puisque doit être mis en place le prototype à terre (PAT) à l’IUT de SaintPierre ; mais également pour le projet houlomoteur CETO qui verra naître son premier prototype immergé au large de Saint-Pierre. D’autre part, 4 ou 5 PELAMIS devraient également être installés dans les deux ans à venir. Quant au SWAC (ou climatisation sous-marine), un appel d’offre a d’ores et déjà été lancé par la ville de Saint-Denis. 11 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 4 – Carte des projets ERM en cours à la Réunion C’est donc dans ce contexte que l’implantation d’une structure récupérant l’énergie des vagues est envisagée à Saint-Philippe. 12 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Saint III - PRESENTATION THEORIQUE THEORIQU DES VAGUES III - 1 Représentation Les vagues sont des ondes générées par le vent et entretenues par la pesanteur, elles font donc partie de la classe des ondes de gravité gravité au même titre que la marée ou les tsunamis. Pour rappel, une onde correspond à un phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu matériel qui n’engendre pas de « mouvement global » du milieu. Figure 5 – Paramètres caractérisant les vagues Le mouvement dépend essentiellement de trois paramètres : • la hauteur des vagues H • la période des vagues T • la profondeur de la mer D De ces grandeurs découle une autre grandeur g importante, λ la longueur d’onde, distance entre deux crêtes consécutives. λ est reliée à la période T et la profondeur D par la relation de dispersion des vagues g 2π 2π 2π tanh D = λ λ T 2 avec g la constante de gravitation (9.81 m/s²). Les vagues que l’on peut voire en mer sont très irrégulières en raison de leur caractère aléatoire. La notion de statistique est donc indispensable si l’on veut décrire déc ce phénomène, plusieurs méthodes existent mais les plus utilisées sont l’analyse vague par vague, qui décrit les propriétés individuelles des vagues, et l’analyse spectrale, qui décrit la forme de la surface comme une superposition de composantes de forme orme simple (vagues linéaires) avec des amplitudes variant lentement en temps. 13 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe IIIIII-1.1 Analyse vague par vague On s’intéresse donc aux statistiques de vagues individuelles, définies par l’intervalle de temps entre deux instants successifs où la surface traverse le niveau moyen en montant (« zero up-crossing »). Pour chacune de ces vagues on peut définir une période T , une hauteur H (longueur crête à creux), etc. Figure 6 – Principe de l’analyse vague par vague Exemple de déplacement mesuré par une bouée houlographe, qui suit le mouvement de la surface, au large de Crozon en 2004. Source : SHOM. On constate sur la Figure 6 qu’il y a des petites et des grandes vagues, des courtes et des longues périodes ce qui dénote bien le caractère aléatoire et irrégulier du phénomène. On trouve alors des lois statistiques pour les distributions des hauteurs, comme la probabilité p (H ) qu’une vague ait une hauteur comprise entre H et H + dH . Ainsi, les hauteurs successives des vagues (qui sont toujours positives) suivent une loi de Rayleigh (Figure 7). En pratique, on observe un peu plus de grandes vagues que ce que donne cette loi, c’est la preuve que les vagues sont faiblement non linéaires. 14 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 7 – Loi de Rayleigh pour un état de mer donné Sur la Figure 7, l’aire en rouge correspond au 1/3 des vagues les plus hautes dont la moyenne H1 / 3 est la hauteur significative aussi notée H S . IIIIII-1.2 Analyse spectrale L’autre moyen de représenter la nature aléatoire des vagues est l’analyse spectrale. Son succès doit beaucoup au développement de l’informatique et l’élaboration du très commode algorithme de transformée de Fourrier (FFT). Comme pour la lumière et le son, la décomposition des vagues se traduit sous forme d’un spectre suivant différentes fréquences. La différence réside dans le fait qu’il est difficile de concevoir le spectre des vagues par rapport à la lumière où les différentes fréquences représentent différentes couleurs; de même pour le son où les différentes fréquences correspondent à la hauteur (grave ou aigüe). Il y a plusieurs manières de représenter le spectre des vagues, une des plus employées utilise la décomposition en fréquences = . Ainsi, à partir d’une série de mesures de hauteur d’eau au cours du temps en un même point (bouée houlographe), on en déduit le spectre correspondant à l’aide d’une transformée de Fourrier comme l’illustre la figure suivante. 15 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 8 – Principe de l’analyse spectrale C’est de cette manière que l’on détermine la période du pic , autre paramètre important (avec / ) caractérisant un état de mer (un état de mer est considéré constant sur une moyenne d’au moins 3 heures). On note que, malgré l’irrégularité des vagues, le spectre est, quant à lui, relativement régulier, il varie assez lentement en quelques heures. On peut rajouter un aspect directionnel et ainsi obtenir un spectre directionnel des vagues (Figure 9), ceci correspond donc à une répartition de l’énergie sur un ensemble de fréquence et direction. Figure 9 – Exemple de spectre directionnel de vague Source : SHOM Sur le diagramme, la direction des zones de couleur figure la direction d’où vient la houle tandis que la distance au centre représente la fréquence. La couleur donne la densité d’énergie dans cette partie du spectre, on parle de densité spectrale. 16 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe III - 2 Génération et propagation On peut distinguer quatre étapes fondamentales dans la génération et la propagation des vagues, comme l’illustre la figure ci-dessous. Figure 10 – Génération et propagation des vagues La première phase est la génération par le le vent. vent C’est cette étape qui va déterminer les caractéristiques de la houle qui va en découler. Ainsi, un état de mer est caractérisé par le fetch (la surface sur laquelle le vent souffle), la vitesse du vent et la période pendant laquelle il souffle. En pratique, les vagues générées par le vent ne sont pas uniformes, elles peuvent avoir des longueurs d’onde très différentes dans toutes les directions de part et d’autre de la direction du vent, c’est ce qui donne son aspect désordonné à la mer du vent. La deuxième phase est la phase de propagation, propagation c’est à ce moment que l’on parle de houle. La houle se propage librement, c'est-à-dire que s’il n’y a pas de courant et si la profondeur est assez grande (environ 300 mètres et plus), il n’y a pas d’éléments perturbateurs sur la propagation. Ainsi, les différents trains d’onde sortis de la mer du vent se propagent en ligne droite quasiment indépendamment les uns des autres selon leur période et leur direction. La célérité est ainsi exprimée c= g k où g représente la constante de gravité (9.8 m/s²) et k le nombre d’onde k = 2π λ (m-1), λ la longueur d’onde (m). En réalité, de nombreux courants viennent altérer la propagation de la houle et notamment au large de l’Afrique du Sud où le courant est souvent opposé à la propagation des vagues ce qui donne naissance à des vagues monstrueuses parfois scélérates. On parle de vague scélérate si sa hauteur H est telle que H > 2.1H S , c’est une hauteur assez peu fréquente, 1 vague sur 5700 en moyenne. Vient ensuite la phase de transformation par effet de fond (en eaux peu profondes), c'est-à-dire qu’aux abords des côtes la houle est modifiée par la présence 17 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe du fond et les frottements sur celui-ci. La célérité de l’onde diminue donc avec la profondeur c = gD où g représente la constante de gravité (9.8 m/s²) et D la profondeur (m), ce qui donne lieu à des phénomènes de réfraction que l’on détaillera ultérieurement. Les vagues peuvent aussi se diffracter et se réfléchir tout comme les autres ondes et notamment les ondes optiques. Enfin, le déferlement à la côte ou sur les hauts fonds constitue la disparition de la vague en une dissipation totale de l’énergie dès que la profondeur est inférieure à deux fois la hauteur de la vague D < 2H . III - 3 Réfraction / Diffraction IIIIII-3.1 Réfraction Comme pour la lumière, la houle est déviée par les variations de vitesse dans l’espace. C’est un phénomène de réfraction découvert par Snel et Descartes en optique. Figure 11 – Phénomène de réfraction En l’absence de courant, cet effet est perceptible dès que la profondeur est inférieure à la moitié de la longueur d’onde environ. La vitesse décroit alors avec la profondeur puisque = , la loi de Snel-Descartes s’applique alors sin sin = C’est à cause de ce phénomène que les vagues arrivent toujours perpendiculairement à la côte. Ainsi, un haut-fond agit comme une lentille convergente et un trou comme une lentille divergente. C’est ainsi que les vagues convergent sur les caps, augmentant en hauteur. 18 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 12 – Réfraction des vagues Source : O. Thual, ENSEEIHT. A noter tout de même qu’en présence de courant, ce dernier peut également être la cause d’un phénomène de réfraction. IIIIII-3.2 Diffraction Lorsqu’une houle se propage dans un milieu en présence d’obstacles tels qu’une digue ou une falaise, les ondes « tournent » en raison d’un phénomène de diffraction. Ce phénomène est bien connu en optique et il s’applique de la même manière à la propagation de la houle. La Figure 13 illustre bien ce phénomène. Figure 13 – Phénomène de diffraction 19 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe III - 4 Estimation de la ressource en énergie Afin d’estimer le potentiel énergétique d’un site, il faut savoir estimer la puissance des vagues (en kW par mètre de front de vague). Dans le cas idéal de vagues régulières, la théorie d’Airy nous dit que la puissance s’exprime telle que = où est la vitesse de groupe, = = = et l’énergie (potentielle + cinétique), = + = . D’où, = ² 32# avec la constante de gravité (9.8m.s-2), la masse volumique de l’eau de mer (1025 kg.m3), la période de la vague et la hauteur. Néanmoins, dans la réalité les vagues ne sont pas régulières comme on l’a vu précédemment, la notion de probabilité est à prendre en compte. Il existe donc une méthode qui utilise les caractéristiques d’un état de mer , la période du pic (voir III1.2), et % , la hauteur significative (voir III-1.1). La puissance linéique des vagues d’un état de mer s’écrit alors : & = 〈(. *+,- .+/ 〉 (kW/m) Cette formule est vérifiée dans le cas où l’on considère que les hauteurs des vagues suivent une distribution de Rayleigh (III-1.1). On a vu que cette considération ne reflète pas scrupuleusement la réalité mais constitue néanmoins une excellente hypothèse. Il est donc opportun, pour un site donné, de calculer la probabilité de trouver tel ou tel état de mer. Il convient pour cela d’effectuer des mesures de houle ou de la modéliser sur un temps assez long (plusieurs années) afin de se rapprocher au mieux de la réalité. On peut ainsi établir une matrice de probabilités des états de mer, ou matrice d’occurrence de ( , % ). Figure 14 – Exemple de matrice de probabilités des états de mer à l’île d’Yeu 20 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Une carte des puissances moyennes des vagues a pu ainsi être établie à l’échelle mondiale. L’Agence Internationale de l’Energie estime ainsi que 2000 TWh/an pourraient être exploités. Figure 15 – Carte du potentiel énergétique mondial Si on analyse de plus près le cas de l’île de la Réunion, on voit que le potentiel en présence est de 10 à 40 kW/m selon le lieu et la distance à la côte. Le sud et l’ouest de l’île étant les secteurs où la puissance de la houle est la plus importante. 21 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Saint IV - PROJET DE CALE DE HALAGE HAL A SAINT-PHILIPPE IV - 1 Aménagement du site La commune de Saint-Philippe Saint a fait appel au bureau d’études études BCEOM (EGISEAU) afin de procéder à l’aménagement d’une cale de halage et d’un bassin d’apaisement. En effet, la cale actuelle (Figure ( 16)) ne permet pas aux pêcheurs de mettre à l’eau leurs embarcations lors de fortes fortes houles, chose très fréquente dans ce secteur de l’île, ou alors cela leur fait prendre des risques importants. Dans ces conditions, ils ne peuvent mettre leurs embarcations à l’eau que 3 à 4 mois par an. Figure 16 – Cale de mise à l’eau actuelle Source : Géoportail. 22 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Saint Il est donc prévu dans le plan masse (Figure 17)) de réaliser une nouvelle cale de halage qui débouche sur un bassin d’apaisement protégé par une digue de protection. Ce mur de protection doit mesurer près de 90 m de long (64 m + 26 m) et 4 m de largeur.. Ce sont donc des houles de sud qui viendront mourir sur la digue. Figure 17 – Plan masse du projet Source : EGIS-EAU. Figure 18 – Vue 3D de l’aménagement du site Source : EGIS-EAU EAU Figure 19 – Photomontage de l’aménagement du site En haut la situation actuelle et en bas l’aménagement envisagé. Source : EGIS-EAU. Le projet, estimé à 3 millions d’euros, est actuellement en pause afin d’étudier l’opportunité d’intégrer un WEC dans la digue dans le but d’inclure e un industriel du domaine dans le projet. 23 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe IV - 2 Autres projets d’infrastructures portuaires à La Réunion D’autres projets de ce type sont prévus sur l’île puisque des quais de débarquement doivent être construits à SaintAndré (côte est) et à Saint-Louis (côte sud-ouest) sur lesquels pourront se greffer, comme à Saint-Philippe, des technologies WEC. Mais le projet le plus prometteur est celui de la route du littoral (Figure 20). C’est une route actuellement très dangereuse puisque d’importants éboulements interviennent après chaque épisode pluvieux. Figure 20 – Route du littoral actuelle Afin de sécuriser cet axe routier extrêmement fréquenté au quotidien, la Région a fixé comme une de ses priorités la reconstruction de cette route d’une longueur de plus de 11 km. Le projet (Figure 21) n’est pas encore fixé de manière définitive au jour d’aujourd’hui mais il est certain que la route sera composée de 6 voies et se trouvera essentiellement au dessus de la mer. En effet, la route envisagée sera constituée de 4 à 6 km de digues et le reste sous forme de viaducs. Le début des travaux est prévu pour 2013 afin d’envisager la mise en service à l’horizon 2016-2017. Le montant du chantier est tout de même d’ores et déjà estimé à 1.6 milliards d’euros. Figure 21 – Route du littoral envisagée Certes la puissance de la houle à cet endroit est bien inférieure à celle disponible dans le sud de l’île et notamment à Saint-Philippe (on le verra 24 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe ultérieurement au V - 3 ), néanmoins l’importante longueur de digue qui doit être bâtie pourrait compenser la faible puissance de houle afin d’atteindre un rendement électrique équivalent. Figure 22 – Images de synthèse du projet de la route du littoral L’intérêt pour un industriel est donc double puisque le projet de Saint-Philippe peut faire figure de projet pilote au vu des autres sites sur lesquels la même technologie pourrait être implantée. 25 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Saint V - ANALYSE DE LA RESSOURCE RESSOUR V - 1 Données de houle V-1.1 Données CANDHIS de Vincendo CANDHIS est une base de données donnée de houle nationale gérée par le CETMEF qui comprend des mesures de houlographes oulographes permanents mais également temporaires. Il s’avère qu’une campagne de mesures mesure a été effectuée à Vincendo, non loin de Saint-Philippe Saint (Figure 24), ), de 2003 à 2009. Cette bouée houlographe était mouillée au large de Vincendo Vincen à 0.3 mile (500 m) de la côte par 35 m de fond. Figure 23 – Bouée houlographe Figure 24 – Situation géographique du houlographe de Vincendo Distance houlographe - marina Saint-Philippe : 9 km. Source : Google Earth. Afin de déterminer le potentiel énergétique de la houle, on a vu précédemment (III - 4 ) qu’il fallait prendre en compte la hauteur significative / et la période du pic . On peut voir sur la figure suivante la répartition de ces deux caractéristiques. Figure 25 – Vue globale des couples ( ( % , ) des mesures à Vincendo 26 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe A partir de ces mesures on peut en déduire une matrice de probabilités des états de mer représentative des caractéristiques moyennes du site. Figure 26 – Probabilités des états de mer à Vincendo La Figure 26 traduit le fait que la houle la plus probable à cet endroit possède les caractéristiques propres à la tache rouge du graphique, c'est-à-dire : ,- ≈ 13.5 s ./ ≈ 1.6 m D’autre part, en termes de moyenne sur l’ensemble des mesures, les valeurs suivantes en découlent : 〈,- 〉 = 11.9 s (écart type = 0.2) 〈.4 〉 = 1.9 m (écart type = 0.3) Enfin, la puissance moyenne des vagues au point de mesure est de P = 20.7 kW/m Il est important de noter que ces valeurs sont valables pour le lieu précis où la bouée a été installée, c'est-à-dire à 500 m de la côte. Ceci ne reflète pas exactement les caractéristiques des vagues à Saint-Philippe mais constitue néanmoins une très bonne approximation du fait de la proximité et de la similarité des deux sites notamment en ce qui concerne la bathymétrie. Une autre représentation de la puissance disponible peut se faire selon le mois dans l’année (Figure 27). On note, comme on pouvait le pressentir, que l’hiver austral génère une ressource importante, ainsi de mai à septembre la puissance moyenne des vagues s’avère particulièrement intéressante puisqu’elle est supérieure à 25 kW/m. 27 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 27 – Histogramme des puissances de houle sur une année V-1.2 Directions de la houle Une étude a été effectuée par le BCEOM sur 10 ans pour déterminer les directions principales de la houle dans tout le secteur sud de la Réunion. Les résultats sont présentés sur la Figure 28 ci-dessous. Figure 28 – Directions moyennes de la houle sur 10 ans Source : BCEOM. Les résultats montrent que les directions de houle sont propices à la mise en place d’un WEC (Wave Energy Converter) onshore puisque les houles seraient amenées à frapper de face le mur de protection, les fronts de houle étant parallèles à la digue. Ceci est une donnée importante car, du fait que le tombant soit très prononcé à cet endroit, la réfraction de la houle tendant à aligner parallèlement les fronts à la côte ne peut correctement s’établir. 28 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe V-1.3 Houles cycloniques Les côtes ouest et sud font partie des secteurs les plus à l’abri de ces houles. En effet, les vagues générées par les cyclones qui touchent la Réunion proviennent, dans la plupart des cas, du secteur NW - E soit entre -15° et 45°. En moyenne, l’île est touchée une fois par an par un cyclone dont l’œil passe dans un rayon de moins de 200 km et 3 fois par an dans un rayon de 500 km. Un WEC installé à Saint-Philippe serait donc peu touché par ces houles et ne serait donc pas susceptible d’être détérioré par ces puissantes houles. En effet, les fonds importants aux abords de l’île dans le sud ne permettent pas à la houle de se réfracter suffisamment. Néanmoins, il serait illusoire d’ignorer le fait qu’un cyclone puisse passer plus au sud de l’île, et donc que les houles générées par ce dernier puissent atteindre les côtes de Saint-Philippe. Les données que nous disposons nous donnent une indication sur le sujet puisque la vague la plus haute mesurée durant les 6 ans de mesures a atteint une hauteur de 8 m. Cela s’est produit début mai 2006, ces vagues avaient alors été générées par une tempête tropicale possédant les mêmes caractéristiques qu’un cyclone. Il sera donc important de prendre en compte ce paramètre lors de la conception de la structure WEC. V - 2 Autres données océanographiques V-2.1 Les niveaux de mer V-.2.1.a) Marée La valeur retenue dans le sud de La Réunion quand on parle de marnage est celle de 65 cm en vive-eau. Même dans les cas extrêmes comme lors des marées d’équinoxes (périodes durant lesquelles on trouve les plus gros marnages) cette valeur n’excède pas 70 cm. On peut le vérifier sur le marégramme de Saint-Pierre (Figure 29) correspondant à la marée d’équinoxes de mars 2010. Figure 29 – Marégramme de Saint-Pierre du 15/03/2010 au 5/04/2010 29 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Saint On peut comprendre aisément l’atout que cela représente pour une structure fixe ixe sur une digue. En effet, si le marnage est trop important, le système peut se trouver immergé à marée haute et, au contraire, trop haut situé é à marée basse. V-.2.1.b) Surcote météométéo-océanique Lors d’études précédentes, il a été estimé que la surcote due au vent, soufflant perpendiculairement à la côte, pouvait atteindre 0.12 m. m. Par ailleurs, les observations ont montré que l’onde cyclonique génère une surcote de l’ordre de 0.7 m pour un cyclone passant à proximité de l’île mais ce genre d’évènement étant éphémère, il convient de retenir uniquement 0.12 m comme valeur de surcote. Là encore cette valeur est très faible et donc propice au bon fonctionnement d’un WEC à Saint-Philippe. V-2.2 Bathymétrie Les données bathymétriques sont issues des cartes SHOM SHOM 7222 et 7328 et d’un levé bathymétrique réalisé au droit de la Marina de Saint-Philippe Saint Philippe en 2006. L’ensemble de ces données a été synthétisé et représenté sur la Figure 30. Figure 30 – Bathymétrie de la zone devant Saint-Philippe Source : EGIS-EAU. La a bathymétrie est également favorable au développement d’une telle technologie car le tombant à cet endroit est très prononcé. De ce fait, les frottements frotte des vagues sur le fond sont moindres et donc la dissipation d’énergie due à ces frottements est faible. V - 3 Ressources s des autres sites réunionnais Comme on l’a vu précédemment (IV ( - 2 ), d’autres projets réunionnais d’infrastructures similaires seraient susceptibles de recevoir une technologie WEC du même type. Il s’avère que d’autres campagnes de mesure de houle ont été effectuées autour de la Réunion,, plusieurs d’entre elles font également partie de la base de 30 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Saint données CANDHIS. Ces campagnes ont eu lieu pendant un temps suffisamment long pour se donner er une idée concrète de la ressource en présence en termes de puissance de houle. Les résultats sont présentés sur la Figure 31 ci--dessous. Figure 31 – Potentiel de houle sur différents sites réunionnais réunionnais Source : image Google Earth et données CANDHIS. Le potentiel de la houle au nord est ainsi nettement inférieur à celui du sud. Le site de Saint-Philippe Philippe est en effet un des plus intéressants de l’île en termes de puissance de houle. En ce qui concerne le projet de la route du littoral, certes la longueur de la digue sera très importante mais la puissance de la houle est assez faible à cet endroit 31 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe VI - VEILLE TECHNOLOGIQUE Les technologies dans ce domaine sont un peu moins nombreuses que pour la houle offshore ou nearshore mais il existe cependant plusieurs projets en cours. Une technologie en particulier, le LIMPET, a déjà fait ses preuves puisqu’elle est commercialisée, les autres sont actuellement en phase de développement à différents stades. Néanmoins, toutes présentent des caractéristiques qui leurs sont propres et donc différentes, non seulement en terme de technologie mais également en terme d’impact, de capacité de production ou de ressource requise. VI - 1 Technologie LIMPET Cette technologie est développée et commercialisée par Wavegen (filiale de Voith). C’est une société basée en Ecosse qui a été fondée en 1990. Figure 32 – Technologie LIMPET Le LIMPET est basé sur le principe de la colonne d’eau oscillante (OWC). En effet, le système est composé d’un important réservoir d’air soumis à la pression de la vague entrant dans la structure. Cet air sous pression est donc expulsé à l’extérieur de la structure via une conduite constituée d’une turbine ainsi actionnée quand l’air sort. A l’inverse, quand la vague se retire de la structure, une dépression se crée à l’intérieur du réservoir, générant ainsi un flux d’air entrant qui actionne à son tour la turbine. La particularité de la turbine utilisée (de type Wells) est de tourner dans le même sens de rotation que le flux d’air soit entrant ou sortant, améliorant ainsi le rendement électrique. Outre ses avantages tels que la relative simplicité de la technologie employée, les fortes vagues nécessaires au bon rendement de la machine peuvent également avoir un effet néfaste sur la structure en béton puisqu’elles peuvent parfois dégrader l’installation, mais Wavegen a fait de gros progrès dans ce domaine. Cette technologie est la première, et la seule à ce jour, à avoir été commercialisée dans le domaine de la récupération de l’énergie des vagues onshore. En effet, un système de 500 kW est en place depuis 2000 sur l’île d’Islay en Ecosse où l’on estime que les vagues, à cet endroit, ont une puissance de 15 à 25 kW/m. Le système, d’une longueur de 20 m et d’une profondeur de 7, permet tout de même de 32 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe subvenir aux besoins en électricité de 350 foyers environ. Par ailleurs, le coût d’une telle structure s’élève à 4.5 millions d’euros. Cependant, cette technologie fait actuellement l’objet d’autres projets et notamment un qui ressemble à celui qui pourrait voir le jour à Saint-Philippe. Il s’agit de Mutriku dans le pays basque espagnol où une digue de protection contre les vagues a été construite dans laquelle un système OWC a été intégré. La digue mesure environ 100 m de longueur et intègre 16 turbines qui génèrent une puissance de 300 kW et permettra ainsi d’alimenter en électricité 250 foyers lors de sa mise en service à la fin de l’année 2010. Figure 34 – Projet LIMPET Siadar Figure 33 – Projet LIMPET à Mutriku Un autre projet, SIADAR, de plus grande envergure, est en cours au nord de l’Ecosse avec une capacité de 4MW. Wavegen et RWE npower se sont ainsi associés afin de monter ce projet qui consiste à la création d’un mur de protection de 200 mètres de long à 350 mètres de la côte de Lewis (Ecosse) dans lequel sera inclut 10 caissons de type LIMPET. 40 turbines seront alors mises en place pour atteindre les 4MW annoncés et subvenir ainsi aux besoins de 1500 foyers. Le coût du projet est estimé à 30 millions de £ (≈ 36 M€) et sa mise en service aura lieu en 2012. VI - 2 Technologie SDE SDE est une société israélienne fondée en 1996 dont la technologie est basée sur un principe très simple et dont l’expérimentation est déjà à un stade bien avancée puisque le système est sur le point d’être commercialisé. Cette technologie (Figure 35) fonctionne grâce à un flotteur mis en mouvement avec les vagues créant ainsi une pression hydraulique qui actionne un générateur électrique placé dans une structure à terre. Seule 10% de l’installation (les flotteurs) est ainsi immergé, les autres 90% étant constitué par la structure à terre qui doit donc se trouver dans un rayon de 500 m des flotteurs. Le potentiel annoncé par le constructeur est de 38 kW par mètre installé sur digue pour un climat de vague moyen. L’industriel annonce un coût minime de 0.02 $ par kWh. Les coûts de constructions sont en effet de 650 000 $ (≈ 500 k€) pour un système 1 MW. 33 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 35 – Technologie SDE Le projet le plus avancé utilisant la technologie SDE est celui du port de Jaffa à Tel Aviv. En effet, un accord pour une production électrique d’origine houlomotrice de 50 MW d’ici à 2020 a été signé avec le gouvernement israélien. A ce jour, 8 modules expérimentaux sont déjà en place et la phase initiale du projet, qui consiste à l’installation d’un neuvième module entièrement automatisé, permettra de produire 100 kWh. Le coût du projet s’élève à 400 k$ (≈ 300 k€), incluant la digue, et la compagnie israélienne d’électricité achètera le kW au prix de 0.12 $. D’autres projets commerciaux doivent débuter à plusieurs endroits du globe. En effet, il est prévu un projet 5 MW en Inde et 100 MW en Afrique à moyen terme, un projet 1 MW est d’ores et déjà finalisé sur l’île de Yangjiang dans la province de Guangzhou en Chine. VI - 3 Technologie SSG Wave energy est une compagnie norvégienne fondée en 2004 afin de développer le système SSG (Seawave Slot-cone Generator). Le concept SSG est basé sur un principe utilisant trois réservoirs placés les uns sur les autres, l’énergie potentielle de la vague entrante est ainsi stockée dans les réservoirs. L’eau s’écoule donc de haut en bas, passant d’un réservoir à l’autre en actionnant une turbine qui les relie entre eux et créant ainsi de l’électricité. Ainsi le concept de multi-réservoirs assure que chaque vague, quelque soit sa hauteur, génère de l’électricité, avec plus ou moins d’efficacité, ce qui assure un bon rendement du système. 34 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 36 – Technologie SSG Toujours dans le but d’optimiser au mieux ce système, Wave energy développe également une turbine MST (Multi-Stage Turbine) à plusieurs étages dont les pâles sont fixées sur le même axe ; réduisant ainsi le nombre de start/stop des générateurs et engendrant un apport plus « lisse » en électricité au réseau ce qui améliore le rendement global. Ce type d’installation s’intègre donc parfaitement dans une digue type « briselame » et on peut ainsi imaginer une succession de colonnes de réservoir sur toute la longueur de la digue tel qu’on peut le voir sur la figure ci-dessus. De plus, ceci réduit les coûts de production et réduit également l’impact visuel sur l’environnement. Les calculs ont montré que sur une digue de 500 mètres de long, le système pourrait produire 22 GWh par an avec des conditions de vagues générant 25 kW par mètre. Un projet pilote à l’échelle 1 est en cours de construction à Svaaheia sur l’île de Kvitsøy en Norvège. De nombreux tests ont été réalisés en laboratoire avec la participation de l’université d’Aalgorg (Danemark) mais ce nouveau test pourra se confronter aux conditions réelles de mer et il sera relié au réseau local. Le prototype mis en place aura une largeur de 10 mètres, une longueur de 16 mètres et une hauteur de 7 mètres. Il aura une capacité de 150 kW selon le constructeur et sera soumis à un climat de vague de 19 kW/m. Figure 37 – Technologie SSG intégrée dans une digue Une étude de faisabilité est également en cours à Hanstholm (Danemark) afin d’intégrer directement le système dans une digue de protection qui doit protéger le port (Figure 37), la configuration est donc semblable à celle de Saint-Philippe. Le potentiel estimé est de 10 MW si les panneaux sont installés sur toute la longueur de la digue. A noter que le même genre d’étude est aussi mené actuellement pour le port de Garibladi en Oregon (USA). 35 / 42 VI - 4 Synthèse et coûts VIVI-4.1 Synthèse des technologies A partir des données ci-dessus, fournies par les industriels, il est intéressant de comparer plusieurs caractéristiques typiques d’une machine WEC. technologie LIMPET SDE SSG coût du projet puissance linéique fonctionnement annuel coût du W 4.5 M€ 25 kW/m 2800 h 9 €/W - 3 kW/m 3300 h - 36 M€ 20 kW/m 1500 h 9 €/W 2000 MWh † - 2000 h - 16 m - - 9.4 kW/m - - 500 m 22 GWh - - - - projet puissance longueur Ecosse 500 kW 20 m Mutriku 300 kW 100 m SIADAR 4 MW 200 m données SDE 1 MW - Norvège 150 kW données SSG - rendement annoncé 350 foyers (1400 MWh) 250 foyers (1000 MWh) 1500 foyers (6000 MWh) Légende : • Données d’entrée • Valeurs déduites des données d’entrée • Hypothèses et valeurs qui en découlent Indications sur les valeurs calculées : Pour ce qui est du rendement annoncé par l’industriel, on part du fait que la consommation moyenne d’un foyer francoréunionnais est de 4 MWh, on peut ainsi en déduire le fonctionnement annuel grâce à la puissance. † Les données annoncées par le constructeur semblent invraisemblables donc le choix a été fait de ne pas les faire apparaître. 36 / 42 Par ailleurs, on peut imaginer, pour que le projet soit amorti sur 10 ans, un coût de rachat du kWh selon les différents scénarios suivants : • Scenario 1 : o Coût d’exploitation : 0% du coût du projet o Aide des collectivités : 0% du coût du projet Dépense du privé = coût_projet Recette du privé = coût_rachat*10 ans*rendement • Scenario 2 : o Coût d’exploitation : 3% du coût du projet par an o Aide des collectivités : 0% du coût du projet Dépense du privé = coût_projet*(1+3%*10 ans) Recette du privé = coût_rachat*10 ans*rendement • Scenario 3 : o Coût d’exploitation : 3% du coût du projet par an o Aide des collectivités : 50% du coût du projet Dépense du privé = coût_projet*(1+3%*10 ans) Recette du privé = coût_rachat*10 ans*rendement + 50%*coût_projet scenario cenario 1 technologie LIMPET SDE scenario 3 scenario2 projet dépense du privé coût de rachat dépense du privé coût de rachat dépense du privé coût de rachat Ecosse 4.5 M€ 0.32 €/kWh 5.85 M€ 0.41 €/kWh 5.85 M€ 0.25 €/kWh SIADAR 36 M€ 0.60 €/kWh 46.8 M€ 0.78 €/kWh 46.8 M€ 0.48 €/kWh données SDE 500 k€ 0.25 €kWh 3 - - - - VIVI-4.2 Coût de l’énergie de la houle onshore La puissance classique d’une installation de type WEC est de quelques centaines de kW à quelques MW. Son prix dépend de la technologie mise en place mais des éléments à ce sujet sont donnés ci-dessus. D’ores et déjà le coût de rachat garantie des énergies marines était de 0,15 €/kWh, mais il a été prévu de l’augmenter de 20% à l’occasion du CIOM (Conseil Interministériel d’Outre Mer) le 6 novembre 2009, soit 0.18 €/kWh. Il permet donc de définir la rentabilité économique du projet et d’évaluer sa durée de retour sur investissement. 3 Ce chiffre est annoncé par le constructeur mais semble néanmoins peu réaliste au vue de sa faible valeur et des autres données avancées par SDE. 37 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe VII - IMPACTS MIS EN JEUX VII - 1 Les documents d’urbanisme VIIRégional VII-1.1 Schéma d’Aménagement Régi onal (SAR) Le SAR est l’outil de planification régionale qui fixe les grandes orientations fondamentales en matière d’aménagement, de développement, de mise en valeur du territoire et de protection de l’environnement. Il détermine : • la destination générale des différentes parties du territoire • l’implantation des grands équipements d’infrastructure et de transport • la localisation préférentielle des extensions urbaines, des activités industrielles, portuaires, artisanales, agricoles, forestières et touristiques. Le SAR comprend un chapitre individualisé, le Schéma de Mise en Valeur de la Mer (SMVM). Ce chapitre est consacré notamment aux orientations fondamentales de la protection, de l’aménagement et de l’exploitation du littoral. Le premier SAR de la Réunion fut approuvé en 1995, néanmoins la Région a décidé sa révision complète et la nouvelle version a été arrêtée le 4 aout 2009. 38 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Figure 38 – SAR de Saint-Philippe L’analyse du SAR et en particulier son chapitre SMVM démontre que le projet ne se situe pas au sein d’un espace maritime protégé ni au sein de récifs coralliens mais au contraire dans une zone d’exploitation des énergies de la mer. A ce titre le projet de WEC à Saint-Philippe est compatible avec le SAR arrêté par la Région en aout 2009. Il apparaît également que, selon le SMVM, le développement des ERM est un axe de développement souhaité par la Région. De plus, l’énergie houlomotrice est l’une des ressources énergétiques identifiées au SMVM. VIITerritoriale (SCOT VII-1.2 Schéma de Cohérence Territor iale (SCO T sud) Il s’agit d’une procédure d’aménagement concertée et consensuelle à l’échelle d’une communauté d’agglomérations. Les SCOT permettent aux communes appartenant à un même bassin de vie de mettre en cohérence leurs politiques dans les domaines de l’urbanisme, de l’habitat, des implantations commerciales, des déplacements et de l’environnement. D’après le PADD du SCOT, le Grand Sud articule son projet autour de 4 axes majeurs d’aménagement et de développement : 1. un aménagement équilibré du territoire alliant l’urbain et la ruralité ; 2. un développement économique structuré autour des zones d’activité ; 3. vers une mobilité facilitée et diversifiée ; 4. une gestion raisonnée du territoire pour un développement durable. Parmi les orientations définies dans l’axe majeur 4, le PADD précise que le Grand Sud encourage le développement des énergies renouvelables et en particulier 39 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe Saint l’énergie marine. Toutefois aucune zone d’implantation préférentielle n’est définie au sein du PADD. VIISaint--Philippe VII-1.3 Eléments d’urbanisme de Saint Dans le cas où une technologie SDE serait implantée à Saint-Philippe, Saint il faudrait prévoir (cf VI - 2 ) la construction d’une structure à terre dans un rayon de 500 mètres des flotteurs, c'est-à-dire c'est de la digue. ue. Après concertation avec le service urbanisme de la mairie, une zone constructible proche de la marina pourrait accueillir ce type de dispositif (Figure Figure 39)) puisque la distance entre les deux est d’environ 350 m à vol d’oiseau. Figure 39 – Possible zone constructible de Saint-Philippe VII - 2 Impacts sur le milieu physique, naturel et humain Sur le milieu physique, physique et notamment le paysage,, l’installation d’un WEC sur le mur de protection n’aura pas plus d’impacts d’impacts que ceux générés par la digue elleelle même. Néanmoins, les es impacts sur le milieu naturel et notamment à terre dépendront de la technologie installée. En effet, une technologie de type LIMPET ou SSG aura un impact moindre que la technologie SDE car cette dernière nécessite une structure à terre pour fonctionner. Hors, la zone autour de la marina est évidemment une zone littorale donc une protection forte y est affectée. En ce qui concerne le milieu humain, l’impact sera limité mais il est évident qu’un tel el système va susciter la curiosité des promeneurs d’autant plus que ce sont des technologies encore très méconnues au jour d’aujourd’hui. d’aujourd’hui De plus, le réaménagement du site va attirer de nombreux promeneurs et touristes donc il serait opportun de placer un panneau explicatif afin d’informer le public. 40 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe VIII - CONCLUSIONS Cette note avait pour but d’établir une étude de préfaisabilité quant à un système récupérant l’énergie des vagues à Saint-Philippe dans un premier temps et, dans un deuxième temps, sur d’autres sites réunionnais. Il s’avère que la ressource à Saint-Philippe est très intéressante puisque la houle possède un fort potentiel énergétique, on a pu le vérifier grâce aux données de houle CANDHIS de Vincendo. De plus, les autres paramètres océanographiques du site, tels que la bathymétrie ou la marée, sont également propices au déploiement d’un tel projet. D’autre part, le projet de cale de halage qui est prévu convient parfaitement au développement d’une technologie WEC houle onshore. En effet, la digue de protection incluse dans le projet présente toute les qualités requises pour l’installation d’une structure de ce type. L’intérêt pour un industriel de s’investir dans le projet de Saint-Philippe est donc double. En effet, comme on l’a vu précédemment, il peut faire figure de projet pilote au vu des autres grands projets de construction similaire à la Réunion, en plus du fort intérêt qu’il suscite déjà à lui seul. Pour ce qui est des technologies, LIMPET semble clairement avoir une longueur d’avance sur ses concurrents en raison de son état d’avancement et des projets déjà entrepris. Néanmoins, il ne faut pas écarter les autres car elles peuvent s’avérer prometteuses. Un contact sera donc pris avec les trois industriels sélectionnés suite à la diffusion de cette note dans le but de leur présenter le projet de Saint-Philippe et le probable déploiement de ces technologies sur l’île. Des éléments financiers pourront alors être transmis et une concertation entre l’industriel, l’ARER, EGIS-EAU et la mairie de Saint-Philippe pourra alors être mise en place. 41 / 42 Note d’opportunité sur l’énergie de la houle onshore à Saint-Philippe BIBLIOGRAPHIE 1 – ARDHUIN Fabrice & BONNETON Philippe, Philippe Etats de mer : hydrodynamique et applications, 2009. 2 – BCEOM, BCEOM POTENTIEL ENERGETIQUE DE LA HOULE – Modélisation numérique de l’Energie des vagues à la Réunion, 2005. 3 – ESKENASY E., LEJEUNE A., MARCHAL J., PIROTTON M., M. 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Sites Web Web: eb: Théorie: http://www.shom.fr/fr_page/fr_act_oceano/vagues/vagues.htm Technologies: http://www.waveenergy.no http://www.sde.co.il http://www.wavegen.co.uk http://energiesdelamer.blogspot.com 42 / 42