Énergie marémotrice - Patrick MONASSIER

Énergie marémotrice
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Énergie marémotrice
L'énergie marémotrice est issue des mouvements de l'eau créée par
les marées, causées 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'énergie marémotrice n'est pas neuve : des moulins à marée ont
été construits dès le XIIe siècle sur l'Adour.
Usine marémotrice Annapolis Royal, Nouvelle-Écosse,
Canada
Principe
Le phénomène de marée est dû au différentiel de temps de rotation entre la
Terre (24 heures) et la Lune (28 jours) qui est donc relativement fixe par
rapport à celle-ci. Il s'ensuit que le globe terrestre tourne à l'intérieur d'un
globe d'eau de mer allongé dans les deux sens par l'attraction lunaire. On peut
utiliser cette énergie de rotation, ce qui a pour effet (dans des proportions
infimes, bien que définitives) de ralentir la Terre et d'éloigner la Lune pour
des raisons de conservation du moment cinétique de l'ensemble.
L'énergie dite marémotrice constitue donc une récupération de l'énergie
cinétique de rotation de la Terre.
L'énergie correspondante peut être captée sous deux formes :
• énergie potentielle (en exploitant les variations du niveau de la mer) : c'est
la technique utilisée dans l'usine marémotrice de la Rance
• énergie cinétique (en exploitant les courants de marée, qui peuvent être
captés par des turbines, ou hydrolienne.
Les sites adaptés au captage de l'énergie marémotrice sont peu nombreux ; ils
se concentrent dans les régions où, du fait notamment des conditions
hydrodynamiques, l'amplitude de l'onde de marée (inférieure au mètre loin des
côtes) est amplifiée : c'est notamment le cas en France dans la Baie du
Mont-Saint-Michel, près de laquelle se trouve l'usine de la Rance et au
Canada dans la Baie de Fundy où le marnage dépasse 10 mètres, ce qui génère
des courants de marée intenses pouvant dépasser 5 nœuds, soit près de 10
km/h.
Principe d'une usine marémotrice
L'exploitation optimale de l'énergie potentielle nécessite des aménagements
importants, qui modifient notablement les équilibres écologiques dans des zones généralement fragiles ; il est
probable que cette voie ne sera plus guère exploitée à l'avenir et que l'usine de la Rance restera une expérience isolée.
Le captage de l'énergie cinétique des courants de marée est actuellement prospecté ; pour être exploitables, les
courants doivent dépasser 3 nœuds sur des durées notables.
Énergie marémotrice
Origine de l'énergie des marées
L'eau des océans, en raison du surcroit d'attraction lunaire du côté de la Lune et de sa valeur plus faible du côté
opposé à celle-ci a, en coupe, une allure d'ellipse, dont le grand axe est orienté 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 phénomène des marées.
Lorsqu'on retient cette eau par un barrage, on en freine le mouvement, et donc du même coup - d'une façon
infinitésimale - la Terre. Cela a, en raison de la loi de l'action et de la réaction, un effet sur la Lune, qu'il serait
possible d'étudier par une méthode d'éléments 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'éloigne (de
façon infinitésimale elle aussi par rapport à sa distance).
Ce ralentissement existe de toute façon : à la fin du XIXe siècle, l'année faisait 365,242196 jours et aujourd'hui
365,242190 jours (on remarquera que la différence porte déjà sur la 9e décimale, alors que les astronomes travaillent
plus volontiers avec 16. Un effet de huit ordres de grandeurs en dessous est donc remarqué par eux s'il se cumule sur
plus d'une dizaine d'années, 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 Paulownia (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 éventuels d'une baisse - même légère - de la vitesse de rotation de la Terre ne semblent pas à
ce jour avoir été étudiés. Qualitativement, on sait qu'un ralentissement significatif :
• diminuerait la vitesse du cycle thermique terrestre (périodes diurne et nocturnes plus longues)
• augmenterait les écarts de température entre les jours et les nuits, avec pour conséquence une augmentation des
mouvements atmosphériques (tempêtes...)
On peut toutefois observer qu'il s'agit de capter une énergie qui se dissipe actuellement complètement par frottement
dans l'océan, essentiellement au voisinage des côtes.
Potentiel
L'ordre de grandeur de l'énergie naturellement dissipée annuellement par les marées est évalué à 22000 TWh soit
l'équivalent de la combustion de moins de 2 Gtep. Ce chiffre est à comparer à la consommation d'énergie de
l'humanité, 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 à la plupart des autres énergies naturelles (pas exactement renouvelable, voir plus bas : d'où vient
l'énergie...), l'énergie marémotrice présente l'avantage d'être parfaitement prédictible : en un point donné, l'énergie
disponible ne dépend que de la position relative des astres et de la Terre ; de plus, la propagation de l'onde de marée
n'est pas instantanée (il y a par exemple plusieurs heures de décalage entre le passage de cette onde à Brest et dans le
Pas de Calais) : ceci contribue globalement à "étaler" la production, et à effacer les passages à zéro périodiques de la
production en un point.
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Énergie marémotrice
Histoire
La première[réf. nécessaire] utilisation attestée de l'énergie marémotrice remonte aux années 1120, avec la construction
de moulins à marées, utilisant la barre de l'Adour. En France, dans la période 1920-1930, deux projets d'usines
marémotrices, au Paluden[2] sur l'Aber-Wrac'h au Finistère et sur l'Arguenon dans les Côtes-d'Armor, virent le jour
mais ne furent pas menés à long terme.
Usine marémotrice de la Rance
La première installation de production d'électricité utilisant l'énergie marémotrice est l'usine marémotrice de la
Rance en France. Elle a été installée sur un site qui, avec des marées dont l'amplitude peut atteindre 13 à 14 mètres,
avait déjà connu dans l'histoire de nombreux « moulins à marée ». Les travaux du barrage ont démarré en 1961, et le
chantier de l'usine fut définitivement achevé en 1966.
Depuis son raccordement au réseau en 1967, l'usine de la Rance dispose de 24 « groupes bulbes » possédant chacun
un alternateur de 10 MW, soit une puissance installée totale de 240 mégawatt. L'usine produit 500 à 600 millions de
kWh par an, soit entre 2000 et 2500 heures par an de fonctionnement en équivalent pleine puissance.
Au Canada
Ce pays a mis en place un atlas des ressources (190 sites identifiés, pour une puissance potentielle totale de plus de
42 000 MW/an, soit près des 2/3 de la demande canadienne d'électricité en 2008). Trois nouvelles centrales
marémotrices pourraient être construites dans la baie de Fundy, sur la côte ouest de l'Île de Vancouver et dans
l'estuaire du Saint-Laurent[3] .
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 «Mighty Whale», «AWS» (projet de démonstration de 2 MW au
Portugal), «LIMPET», «DAVIS» (Blue Energy), «Sea Snail», etc.
Une réalisation intéressante est à Hammerfest, une ville au nord de la Norvège. Hammerfest Strøm est la première
usine marémotrice sous-marine. Cette usine ressemble à un moulin à vent dont les pales tournent grâce au flux et au
reflux des marées et délivre 300 kilowatts (en comparaison, l'usine marémotrice de la Rance fournit 240 mégawatts).
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 systèmes actuellement à l'étude et utilisant l'énergie des marées ont un coût comparable à l'énergie éolienne en
mer. Ils pourraient donc connaître un développement rapide .
Centrale marémotrice sous-marine
Durant l'été 2002, la première centrale marémotrice utilisant les courants sous-marins fut testée au Royaume-Uni. Il
existe plus de 40 sites dans ce pays riche en côtes où une telle expérience est possible. En théorie, l'énergie
potentielle permettrait de générer les trois-quarts de l'électricité du pays.
Le Royaume-Uni a choisi de miser sur les courants sous-marins plus réguliers que les courants de marées de surface
ou la houle. Tout dépend de la topographie locale. L'océan comporte des chenaux où des masses d'eau ascendantes
ou descendantes se resserrent dans un espace réduit. Les Britanniques ont décidé de vérifier si l'utilisation de cette
énergie tirée des courants marins est exploitable afin de réduire les gaz à effet de serre. Pour cela, ils ont engagé des
frais colossaux pour construire un prototype de centrale marémotrice pouvant produire jusqu'à 1 580 kW
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Énergie marémotrice
d'électricité. La machine est installée dans les Shetland.
Deux « hydroplanes » de 15 mètres montés sur un socle vont osciller avec la marée afin d'activer un moteur
hydraulique qui générera de l'électricité. Des pistons hydrauliques contrôlent l'angle par lequel les hydroplanes de la
société Stingray doivent faire face au courant de la marée pour obtenir un maximum d'eau. Comme pour une aile
d'avion, leur angle d'attaque change pour créer un phénomène « d'ascenseur » 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 à travers un moteur hydraulique qui fait tourner un générateur électrique [4] .
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 économiques remettent en cause le coût associé à ce genre de production. Le coût estimé de l'électricité
produite par ces centrales est prévu entre 4,7 et 12 pence par kWh, ce qui est plus cher que l'énergie nucléaire ou
éolienne.
Notes et références
(fr) Colloque Énergies Renouvelables en Mer - Énergie des mers (http://www.ifremer.fr/dtmsi/colloques/seatech04/mp/article/1.
contexte/ 1. 1. ECRIN-OPECST. pdf), Ifremer, octobre 2004, p. 2. Consulté le 25 octobre 2008
[2] http:/ / www. paluden. fr/ 3. html
[3] Page du Conseil national de recherches Canada (http:/ / www. nrc-cnrc. gc. ca/ fra/ actualites/ cnrc/ 2008/ 04/ 08/ cornett. html) (Mise en
ligne : 2008-04-04)
[1]
[4]
(en) Illustration sur le site de la société (http://www.engb.com/services.php)
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Sources et contributeurs de l’article
Sources et contributeurs de l’article
Énergie marémotrice Source: http://fr.wikipedia.org/w/index.php?oldid=61877984 Contributeurs: Anthere, Archeos, Azertyuiopqsdfghjklm, Badmood, Balougador, Bel Adone, Berichard,
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