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L'énergie des vagues

Dossier - Energie renouvelable : tour d'horizon
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Si on s’intéresse à notre consommation effrénée d’énergies de toutes provenances et que l’on se pose la question de la survie de l’humanité à moyen terme, la seule alternative est un recours massif aux énergies renouvelables et une thésaurisation des restes d’énergies fossiles.

  
DossiersEnergie renouvelable : tour d'horizon
 

Elle est un résidu de l'éolien mais représente un potentiel important pour certains pays. Il ne faut pas la confondre avec l'énergie des marées qui est exploitée dans quelques centrales expérimentales. Il existe certainement un potentiel intéressant de l'exploitation des marées mais plus difficile à mettre en oeuvre que le mouvement des vagues, présent avec une amplitude importante dans les océans.

Nous décrirons ci-dessous plusieurs procédés qui nous sont moins familiers que les autres modes de production d'énergie renouvelable.

Seuls deux pays aujourd'hui en Europe ont décidé de s'intéresser activement à l'énergie récupérable des mouvements de la mer. L'Angleterre par sa position géographique est idéalement placée et propose de racheter le courant « marin » à environ 0.23 €/kWh. Le Portugal propose un prix proche et c'est le pays qui a décidé de s'équiper en premier de machines développées en Ecosse. Les principaux designs sont proposés par des entreprises anglaises qui ont l'avantage de pouvoir facilement accéder au centre Européen d'Energie Marine (EMEC),  laboratoire capable de tester ces machines et situé à Stromness sur une île des Orcades au nord de l'Ecosse. Pourtant la France avait installé la centrale de la Rance (240 MW) en 1966 déjà. Cette centrale, qui travaille avec les courants des marées, est constituée par un barrage au travers de la rivière. Les génératrices fonctionnent dans les deux sens du courant selon les mouvements de marée  montante ou descendante.

Figure 1 : générateur Pelamis

Les développements actuels ne font pas appels à des barrages mais sont des machines exploitant la force des vagues. La première réalisation commerciale est une centrale portugaise qui utilise 3 générateurs Pelamis d'une puissance unitaire de 750 kW, soit 2.25 MW au total. Ces générateurs, du nom d'un serpent de mer géant de la mythologie grecque, sont constitués de gros cylindres de 3.5 m de diamètre et 120 m de long (poids 750 tonnes) flottant à la surface de l'eau (c.f. figure 1). Chaque serpent est divisé en 3 sections reliées par des joints souples contenant chacune une génératrice de 250 kW propulsée par les variations de mouvement de béliers intérieurs montant ou descendant au gré de la houle de surface. Les serpents sont disposés perpendiculairement à la côte à quelques km de celle-ci. Un câble sous-marin les relie à la côte et au réseau électrique. Des filins les maintiennent en place laissant juste assez de mou pour que les serpents ondulent avec les vagues.

Le système actuel est flottant mais le concepteur espère arriver à développer des générateurs immergés à 50 m exploitant la houle des profondeurs. Un système typique de 30 MW, suffisant à l'alimentation de 20'000 foyers, occuperait une surface de 1 km carré d'océan. L'énergie grise du générateur devrait être récupérée en environ 20 mois d'exploitation. Le potentiel énergétique récupérable en Europe est important pour tous les pays bordés par l'océan atlantique. Pour l'Angleterre, une étude a démontré que la mer pourrait fournir trois fois la consommation électrique actuelle.  Cependant il serait pratique et avantageux de produire environ le quart de cette consommation.  

Une autre méthode est utilisée par la société Oceanlinx pour convertir l'énergie des vagues en électricité : elle utilise une chambre de compression à air posée à la surface de la mer. Une telle chambre était utilisée par les premiers gramophones pour amplifier le son provenant de l'aiguille vibrant dans le sillon des premiers disques enregistrés. Le principe adopté par Oceanlinx consiste à monter le pavillon à l'envers, la grande ouverture posée à la surface de la mer et à monter à la place de l'aiguille du gramophone une hélice entraînant une génératrice électrique (cf. figure 2). La turbine astucieuse à pales orientables est conçue pour que les mouvements d'air d'expiration et de succion fassent tourner le générateur dans un seul sens et produisent tous deux de l'énergie. Une machine de 450 tonnes utilise une parabole de 35 m de large et, arrimée proche du rivage, devrait produire entre 500 kW et 2 MW de puissance crête suivant la fréquence et la hauteur des vagues.

Figure 2 : allure d’un générateur Oceanlinx

Plusieurs machines sont en construction sur de nombreux sites aux vagues abondantes. Ces machines si elles sont disposées assez rapprochées peuvent éventuellement servir d'amortisseurs à vagues lorsqu'on veut protéger un rivage d'une érosion rapide par la mer. 

Une technique encore différente est utilisée par Ocean Power Technologies qui fabrique une grosse bouée entraînant un générateur fixé au fond de l'océan. Les mouvements de montée et descente de la bouée provoqués par la houle sont transmis au piston sous la mer qui actionne un générateur linéaire. L'intérêt de cette technique est son faible impact visuel : les bouées sont installées à quelques kilomètres de la côte et sont pratiquement invisibles depuis le rivage. La figure 3 montre une vue d'une petite ferme de bouées.

Figure 3 : génératrices d’ Ocean Power Technologies

Plusieurs sites sont en voie d'équipement avec ces bouées génératrices, ce qui permettra de tester leur efficacité sur une grande durée de fonctionnement.

Ces trois exemples de générateur exploitant la force des vagues ne sont pas exhaustifs : d'autres projets tout aussi originaux sont expérimentés par des riverains des océans et le message généralement colporté par cette corporation est que le potentiel d'exploitation de l'énergie des vagues dépasse largement la consommation d'électricité actuelle.

On voit que l'inventivité de l'homme pourra certainement répondre aux besoins d'énergie des générations futures.

La pierre d'achoppement des énergies renouvelables reste  le stockage d'énergie électrique sous une forme condensée : la plus grande densité d'énergie exploitable pour les transports individuels est apportée par les carburants fossilesOn sait produire ces carburants par l'agriculture mais il nous faudra certainement choisir entre rouler ou manger. Nous reviendrons dans un prochain article sur les possibilités de stockage « propre » d'énergie.