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"Les hydroliennes utilisent les courants océaniques ou fluviaux pour produire de l’électricité à la fois renouvelable et prédictible. Divers équipements en expérimentation et développement : avantages, inconvénients, perspectives" par Jacques Hallard

dimanche 25 septembre 2022, par Hallard Jacques


ISIAS Energies renouvelables Energies marines et fluviales Partie 3 Hydroliennes

Les hydroliennes utilisent les courants océaniques ou fluviaux pour produire de l’électricité à la fois renouvelable et prédictible. Divers équipements en expérimentation et développement : avantages, inconvénients, perspectives

Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 22/09/2022

Série Energies marines

Partie 1 : ’Retard abyssal dans le renouvelable (C. Lepage) Ce qui marche, ce qui bloque (F. Bost et Ch. Jouanno) Energies marines revues dont l’osmotique Repenser notre imaginaire social vers une nouvelle intelligence collective (D. Djaïz)’ par Jacques Hallard - 21 août 2022

Partie 2 - Energie houlomotrice : « 10 à 15 pour cent des besoins mondiaux en électricité pourraient être couverts par l’énergie des vagues si celle-ci était exploitée de manière adéquate » par Jacques Hallard - 07 septembre 2022 -

Partie 3 : Energies marines et fluviales Partie 3 Hydroliennes

Les hydroliennes utilisent les courants océaniques ou fluviaux pour produire de l’électricité à la fois renouvelable et prédictible. Divers équipements en expérimentation et développement. Avantages, inconvénients, perspectives

Plan du document : Préambule Introduction Sommaire Auteur


Préambule

L’hydrolienne de la société ‘Hydroquest’ qui supporte une opération avec le producteur indépendant d’énergie renouvelable ‘Qair’ pour le site ‘Raz Blanchard’, une portion de mer qui est située entre la pointe de La Hague à l’extrémité nord-ouest de la presqu’île du Cotentin, et l’île anglo-normande d’Aurigny. Voir les détails dans ce dossier {{}}

« HydroQuest est développeur de services et de turbines hydroliennes marine, qui a pour mission de valoriser l’énergie issue des courants naturels pour produire une électricité respectueuse de l’environnement à des coûts compétitifs. Nous pensons que le monde a besoin de nouvelles sources d’énergie renouvelable qui complètent le mix énergétique existant avec un approvisionnement énergétique prédictible et fiable ». Source

« Qair est un producteur indépendant d’électricité qui est actif avec des centrales de production d’énergies renouvelables dans de nombreux pays (Brésil, Burkina Faso, Espagne, France, Grèce, Islande, Italie, Maroc, Maurice, Pologne, Portugal, Roumanie, Seychelles, Tchad, Tunisie, Vietnam…) » - Source

Cette hydrolienne l’entreprise écossaise ‘Sustainable Marine’ est parvenue à exploiter les plus puissantes marées du monde dans la baie de Fundy qui sépare les provinces canadiennes de Nouvelle-Ecosse et du Nouveau-Brunswick au Canada - Voir les détails dans ce dossier

« Sustainable Marine est un fournisseur de premier plan de solutions d’énergie renouvelable côtière et littorale. Notre objectif est d’alimenter en énergie les communautés insulaires et côtières, et de dynamiser l’économie bleue en utilisant des formes durables de production d’énergie. Nous avons développé une plateforme flottante d’énergie marémotrice innovante et unique, PLAT-I, qui fournit une alternative énergétique propre et durable au diesel ou au charbon pour les communautés côtières. Nous offrons des solutions clés en main complètes pour les projets d’énergie marémotrice, notamment des services de conception, de construction, d’exploitation et de maintenance. L’expertise de notre entreprise comprend également de nouveaux systèmes d’ancrage et d’amarrage pour les environnements à haute énergie par le biais de sa division Swift Anchors, qui offre un large portefeuille de solutions compétitives pour une utilisation dans le secteur maritime. Ces solutions permettent de réaliser des économies substantielles en termes de carbone et de coûts, ainsi qu’un déploiement rapide grâce aux outils d’installation sous-marine spécialement développés par la société. Notre mission est d’alimenter les communautés insulaires et côtières, et dynamiser l’économie bleue en utilisant des énergies renouvelables et durables… Les courants sous-marins sont l’une des plus anciennes formes de production d’énergie connues de l’homme et sont exploités pour leur énergie depuis 787 après JC. L’énergie marémotrice est non polluante, fiable et prévisible. En ces temps de demande énergétique croissante, de diminution des ressources naturelles et de débat sur le changement climatique, le besoin de formes d’énergie propres et alternatives n’a jamais été aussi important. Nous concevons, construisons, entretenons et exploitons nos systèmes afin de fournir une solution énergétique totalement intégrée. Nos systèmes d’énergie marémotrice sont plus fiables et plus faciles à entretenir que ceux de nos concurrents. Ils sont résilients, fiables, modulaires et accessibles toute l’année, et comme ils ne nécessitent pas d’infrastructure particulière, ils peuvent être déployés dans des communautés éloignées avec des bateaux et des équipements locaux. Le flux et le reflux de l’activité de l’énergie marémotrice au niveau mondial et local nous ont appris à être solides, agiles et flexibles. L’entreprise a été fondée en 2012 au Royaume-Uni pour développer des plateformes d’énergie marémotrice amarrées qui réduisent considérablement les coûts et les risques associés au déploiement et à l’exploitation de systèmes d’énergie marémotrice en cours d’eau. En 2018, l’entreprise a fusionné avec l’unité commerciale de l’énergie marémotrice de SCHOTTEL, devenant ainsi un fournisseur de systèmes entièrement intégrés, incorporant le groupe motopropulseur et les systèmes de contrôle développés en Allemagne par SCHOTTEL HYDRO, les systèmes d’automatisation et de conditionnement de l’énergie étant fournis par SIEMENS. En collaboration avec certains des meilleurs chercheurs et universités du monde dans le domaine de l’énergie marémotrice, nous disposons d’une vaste expertise en matière d’ingénierie, de production, d’opérations maritimes, de développement de projets et d’opérations commerciales. Nous avons la capacité de mener à bien des projets complexes de développement de technologies et de sites, du concept à l’exécution réussie. Ayant démontré notre capacité à identifier, évaluer et sécuriser les sites de projets, nos évaluations de sites, qui ont été réalisées au Royaume-Uni, au Canada et aux Philippines, ont conduit à plusieurs projets de démonstration réussis. Nous avons récemment concentré nos efforts à Grand Passage, en Nouvelle-Écosse, au Canada, où notre plateforme flottante d’énergie marémotrice PLAT-I 4,63 (280kW) fait l’objet de tests à long terme depuis 2018. Cela a prouvé la puissance de sortie qui peut être atteinte, sa résilience dans des conditions météorologiques défavorables, et permet la performance de la surveillance environnementale. La PLAT-I 4,63 a été précédemment testée à Connel, en Écosse, avant d’être redéployée à Grand Passage. Ce travail de développement continu a été effectué en préparation du projet d’énergie marémotrice Pempa’q In-stream au Centre de recherche sur l’énergie océanique de Fundy (FORCE). Nous accordons une grande importance à la santé des environnements marins et nous nous engageons à recueillir des données environnementales fiables afin de fournir des informations précieuses sur l’interaction entre les dispositifs d’énergie marémotrice et leur environnement. Le siège social de Sustainable Marine se trouve à Édimbourg, en Écosse, et la société possède des bureaux à Dartmouth, en Nouvelle-Écosse, au Canada, et à Spay, en Allemagne ». Traduction par Jacques Hallard d’un communiqué de l’entreprise » – Source

« La baie de Fundy, originellement la baie Française à l’époque de l’Acadie et de la Nouvelle-France, est un bras de mer situé sur la côte Atlantique du Canada, à l’extrémité nord du golfe du Maine, entre les provinces du Nouveau-Brunswick et de Nouvelle-Écosse. Elle mesure 270 km de long, pour une moyenne de 80 km de large… » - Source

« Alors que la production électrique hydrolienne gagne en maturité mais peine encore à décoller, des technologies innovantes visent à capter davantage d’énergie dans les courants marins malgré leur diversité. Dans la ligne de mire : les marées les plus puissantes et les grandes boucles de circulations thermohalines… » Marée - Ne pas confondre avec la marée, arrivage frais de produits de la mer.

« La marée est la variation de la hauteur du niveau des mers et des océans, causée par la combinaison des forces gravitationnelles dues à la Lune et au Soleil et des forces d’inertie dues à la révolution de la Terre autour du centre de masse du couple Terre-Lune et de celui du couple Terre-Soleil, le tout conjugué à la rotation de la Terre sur son axe. Lors de la pleine lune et de la nouvelle lune, c’est-à-dire lorsque la Terre, la Lune et le Soleil sont sensiblement dans le même axe (on parle de syzygie), l’influence des corps célestes s’additionne et les marées sont de plus grande amplitude (vives-eaux). Au contraire, lors du premier et du dernier quartiers, lorsque les trois corps sont en quadrature, l’amplitude est plus faible (mortes-eaux)1. Le courant de marée montante se nomme flux ou flot, le courant de marée descendante se nomme reflux ou jusant2. Selon l’endroit de la Terre, le cycle du flux et du reflux peut avoir lieu une fois (marée diurne) ou deux fois par jour (marée semi-diurne)3 ou encore être de type mixte.

Le niveau le plus élevé atteint par la mer au cours d’un cycle de marée est appelé pleine mer (ou couramment marée haute). Par opposition, le niveau le plus bas se nomme basse mer (ou marée basse). Lorsque la mer a atteint son niveau le plus haut ou le plus bas et semble ne plus progresser, on dit que la mer est étale. Parler de « marée haute » et de « marée basse » est le plus courant, bien que le mot marée désigne normalement un mouvement. Les marées les plus faibles de l’année se produisent normalement aux solstices d’hiver et d’été, les plus fortes aux équinoxes de printemps et d’automne. Ce mouvement de marée est le plus visible, mais il n’est pas limité aux eaux : des marées, presqu’invisibles, affectent aussi l’atmosphère (marées atmosphériques) et toute la croûte terrestre (marées terrestres), bien que dans une moindre mesure. Par conséquent, ce que nous percevons sur les côtes est en fait la différence entre la marée crustale et la marée océanique. Plus généralement, en raison des lois de la gravité, les objets et fluides célestes sont l’objet de forces de marée à proximité d’autres corps (Io, satellite rapproché de Jupiter, est soumis à des forces de marée colossales)… » - Lire l’article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Mar%C3%A9e

Circulation thermohaline

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8a/Circulacion_termohalina.jpg/300px-Circulacion_termohalina.jpg

« La circulation thermohaline mondiale correspond au couplage de plusieurs cellules de convection océaniques et participe à la redistribution de la chaleur. La circulation thermohaline, appelée aussi circulation océanique profonde, est la circulation océanique engendrée par les différences de densité (masse volumique) de l’eau de mer, à l’origine de courants marins de profondeur. Ces différences de densité proviennent des écarts de température et de salinité des masses d’eau, d’où le terme de thermo — pour température — et halin — pour salinité. À l’échelle de la planète, la circulation océanique de surface et la circulation océanique profonde forment une immense boucle de circulation que l’on nomme boucle thermohaline à l’origine d’un grand cycle qui brasse les eaux et convoie la chaleur à l’échelle de chaque hémisphère du globe. Température, salinité et densité sont reliées par la fonction d’état1 de l’eau de mer. Les eaux refroidies et salées plongent au niveau des hautes latitudes dans l’Atlantique-Nord (Norvège, Groenland, et mer du Labrador) et descendent vers le sud, à des profondeurs comprises entre 1 et 3 km, formant l’eau profonde Nord-Atlantique. La remontée de ces eaux se fait principalement par mélange vertical dans tout l’océan. On estime qu’une molécule d’eau fait ce circuit entier en environ 1 000 à 1 500 ans. Il existe également des zones de formation d’eau dense dans l’océan Austral, au niveau des mers de Ross et de Weddell2. Dans la réalité, il est difficile de séparer la circulation engendrée par les gradients de densité seuls des autres sources de mouvement des masses d’eau, telles que le vent ou les marées3. Pour étudier cette circulation à grande échelle, les scientifiques préfèrent donc utiliser une notion mieux définie : la circulation méridienne de retournement (CMR4 ou MOC pour Meridional Overturning Circulation)3. La circulation thermohaline a des conséquences encore mal estimées aujourd’hui sur le climat… »

Lire l’article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Circulation_thermohaline

Pour l’hydrolienne de l’entreprise écossaise ‘Sustainable Marine’ > lire égalementin finedans ce dossier.

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Introduction

Ce dossier, réalisé avec une visée didactique, est la Partie 3 d’une série intitulée « Energies renouvelables - Energies marines et fluviales » et il est spécialement consacré aux hydroliennes qui présenteraient « un potentiel théorique mondial de 100 gigawatts, pour des gisements entre 20 et 100 mètres de profondeur… La France possèderait le deuxième potentiel pour l’hydrolien en Europe, avec une puissance estimée entre 3 et 5 gigawatts (28 juin 2019). Malgré cela, « les hydroliennes peinent à s’installer en France : l’énergie produite en exploitant les courants marins est propre et inépuisable, mais son coût a conduit nombre d’industriels à jeter l’éponge… » (Par Hélène Bielak - Publié le 28/06/2019 à 15h06 – Source : https://www.capital.fr/economie-politique/les-hydroliennes-peinent-a-sinstaller-en-france-1343326].

Les documents de ce dossier ont été sélectionnés à partir de différentes sources qui montrent l’état de cette filière qui semble à priori prometteuse sur le plan conceptuel énergétique, mais qui peine à trouver sa place au niveau des réalisations qui s’envisagent surtout à un niveau industriel, vu les conditions particulières de mise en place des équipements pour produire de l’électricité sans pollutions, tout au moins dans sa phase d’exploitation.

Malgré la lourdeur et la nouveauté technique des équipements nécessaires, qui exigent aussi une maintenance régulière vu le milieu naturel dans lequel elles opèrent, quelques installations sont en place à titre expérimental, comme en France, au Canada et au Royaume-Uni qui vient d’ouvrir le premier site au monde dédié au développement de l’énergie marémotrice, et en particulier dans un archipel au nord de l’Écosse.

Le secteur des hydroliennes est très innovant avec de nouvelles tentatives comme « une hydrolienne biomimétique inspirée du mouvement des poissons » (1er juillet 2022 par Hubert Blatz dans un document diffusé par ‘techniques-ingenieur.fr’ – Programme de ‘EEL ENERGY’ « Une technologie de rupture », cofinancé par l’Union européenne avec le fond de développement européen de développement régional (FEDER)) ; « le cerf-volant sous-marin innovant, sans danger pour la vie marine » (inventé par ‘SeaQurrent’ selon Marc Odilon 23 août 2022 diffusé par ‘neozone.org’) ; ou encore les dispositifs de HydroQuest et Qair sur le site de ‘Raz Blanchard’ en France et de ‘Sustainable Marine’ dans la baie de Fundy au Canada : ces deux exemples sont introduits dans le Préambule de ce dossier.

Il est possible que les hydroliennes trouvent facilement des débouchés et des réalisations pour alimenter en énergie des villages isolés, comme par exemple dans certains pays d’Afrique et pour des populations des milieux insulaires éloignés et privés d’accès aux réseaux de distribution d’électricité, qui font massivement appel aux énergies fossiles pour leur approvisionnement électrique…

Une étude de 2017 émanant de Jacques Percebois, Professeur émérite à l’Université de Montpellier (CREDEN), a aussi été glissée dans ce dossier : elle traite des perspectives des énergies pour 2050 (vaste sujet, plus d’actualité que jamais !).

Tous les documents choisis pour constituer ce dossier figurent avec leur accès dans le sommaire ci-après.

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Sommaire

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Les hydroliennes utilisent les courants océaniques pour produire de l’électricité. Cette production est à la fois renouvelable et prédictible.

https://www.edf.fr/sites/groupe/files/styles/img_406x406/public/contrib/groupe-edf/MVP/Produire%20une%20energie%20respectueuse%20du%20climat/marine/hydrolien/push-fontionnement-turbine.jpg?itok=zGu01Oda

La majorité des hydroliennes sont constituées d’une turbine arrimée à une structure porteuse, suffisamment lourde pour être simplement posée sans travaux (à ’fondation gravitaire’), ce qui permet de minimiser l’impact sur le fond marin. D’autres technologies existent cependant qui, tout en respectant le même principe de fonctionnement, ont des géométries ou des systèmes d’arrimage différents des hydroliennes à fondation gravitaire. En exploitation, l’impact environnemental est minime et les risques pour la faune marine sont plus que limités pour l’ensemble des technologies d’hydroliennes.

Le fonctionnement d’une hydrolienne

Le principe de l’énergie hydrolienne est proche de celui des centrales hydrauliques au fil de l’eau, à la différence près que c’est le courant marin qui fait tourner les turbines des hydroliennes. Ces dernières fonctionnent donc dans les deux sens de la marée.

La rotation des turbines installées en mer entraîne un alternateur produisant un courant électrique variable (fonction du courant), qui est redressé par un convertisseur avant d’être amené à terre puis relié au réseau d’électricité terrestre. La puissance, exprimée en kilowatt (kW) d’une hydrolienne dépend ainsi du diamètre de sa turbine ou des pales et de la vitesse du courant de marée.

« L’énergie est notre avenir, économisons-la ! »

Fichier :Électricité de France logo.svg — Wikipédia

Source : https://www.edf.fr/groupe-edf/produire-une-energie-respectueuse-du-climat/accelerer-le-developpement-des-energies-renouvelables/la-mer-une-energie-renouvelable-et-disponible/energie-hydrolienne/lhydrolien-une-energie-marine-renouvelable

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  • Documentation sur les hydroliennes publiée le 25/11/2020, mise à jour le 01/02/2021 par l’équipe ‘Choisir.com’
    Une hydrolienne désigne une structure immergée utilisant la force provoquée par les courants marins ou fluviaux (force cinétique) pour produire de l’énergie mécanique, puis la transformer en électricité. Quel est le mode de fonctionnement d’une hydrolienne ? La production d’énergie hydrolienne offre-t-elle des perspectives de développement à la filière des énergies renouvelables (photovoltaïque, éolienne, biomasse, etc.) ? Focus de Choisir.com sur le potentiel de l’énergie hydrolienne, ainsi que ses avantages et inconvénients.

SOMMAIRE

•Qu’est-ce qu’une hydrolienne ?

•Fonctionnement d’une hydrolienne

•Les différents types d’hydrolienne

•Avantages et inconvénients de la technologie hydrolienne

•Le développement de l’énergie hydrolienne en France

Qu’est-ce qu’une hydrolienne ?

La filière des énergies renouvelables exploite différentes alternatives aux énergies fossiles pour produire de l’électricité telles que l’énergie hydrolienne.

Le principe de l’énergie hydrolienne

L’hydrolienne désigne une installation immergée, une hélice accompagnée d’une turbine hydraulique, utilisant la force motrice des courants marins ou fluviaux – ce que l’on nomme l’énergie cinétique – pour créer une énergie mécanique. Cette énergie mécanique est transformée en énergie électrique pour être injectée dans le réseau de distribution d’électricité géré par Enedis.

L’énergie hydrolienne est souvent comparée à l’énergie éolienne via son apparence et son mode de fonctionnement : l’éolienne, composée d’une grande hélice, utilise la force des vents pour actionner une turbine et produire de l’électricité ; mais contrairement à cette dernière, les courants marins sont facilement prédictibles des mois à l’avance, ce qui n’est pas le cas des vents et de leur intensité.

Les autres énergies marines renouvelables

Les installations hydroliennes, et l’énergie hydrolienne qu’elles produisent, appartiennent à une famille d’énergies renouvelables utilisant la force de l’eau (marées, courants marins, courants fluviaux) pour produire de l’électricité : les énergies marines. Ainsi, l’énergie créée est issue d’une ressource naturelle que l’on retrouve sur près de 70 % du globe terrestre : l’eau, et ses mouvements créés par la mer et les océans, les fleuves, et les marées. Son potentiel d’exploitation est prometteur et exempt d’émissions de gaz à effet de serre.

Ces flux d’énergie sont exploités dans différents modes de production en développement ou encore en expérimentation :

  • les hydroliennes, sujet de notre article ;
  • l’énergie marémotrice utilise le principe du marnage – les marées – ou la différence de hauteur de l’eau entre la marée haute et la marée basse est utilisée dans une usine marémotrice pour produire de l’électricité ;
  • l’énergie houlomotrice issue du mouvement des vagues – la houle – créé par le vent à la surface des mers. L’énergie est captée par un système de pompage et de turbinage via des bouées ;
  • l’énergie thermique des mers qui utilise le potentiel exploitable de la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes ;
  • l’énergie osmotique qui exploite la différence de salinité entre l’eau douce et l’eau de mer qui se rencontrent aux estuaires ;
  • la biomasse marine qui regroupe les diverses matières organiques présentes dans l’eau (algues) qui produisent de l’énergie via différents procédés (combustion, méthanisation, transformation chimique).
    Fonctionnement d’une hydrolienne

Voyons dans le détail comment fonctionne une hydrolienne et quelles sont les éventuelles contraintes techniques auxquelles elle peut être soumise.

Principes mécaniques et installation de l’hydrolienne

Le principe de fonctionnement d’une hydrolienne est d’utiliser l’énergie cinétique des courants marins pour créer une énergie mécanique, puis la transformer en énergie électrique ; et qui plus est, une électricité verte. Une hydrolienne se présente visuellement comme une éolienne subaquatique. Concrètement, une hydrolienne se compose d’une roue (le rotor, la partie rotative) avec une hélice constituée de pales (le moteur de la turbine), de diamètre entre 10 et 20 mètres, le tout monté sur un arbre (un stator, la partie fixe).

L’installation d’une hydrolienne peut être réalisée :

  • soit sur un mât avec une hauteur suffisante pour le garder à la surface de l’eau lors des opérations de maintenance ou de déplacement ;
  • soit sur un tripode qui permet de poser « simplement » l’hydrolienne sur le fond marin.
    Le fonctionnement d’une hydrolienne peut se décomposer ainsi :
  • la rotation des pales de l’hélice réalisée par les courants marins, entraîne une turbine qui génère un mouvement mécanique. La turbine de l’hydrolienne fonctionne dans les deux sens du courant marin ;
  • la rotation de la turbine de l’hydrolienne entraîne un alternateur (générateur électrique), qui convertit l’énergie mécanique en un courant électrique alternatif et variable (selon l’intensité du courant marin) ;
  • le courant électrique alternatif est ensuite conduit à la terre via un câble de connexion, puis transformé par un convertisseur pour être « élevé » (adapté) aux lignes électriques à haute tension ;
  • le courant électrique est acheminé via des câbles sous-marins vers le réseau électrique.
    Rendement énergétique d’une hydrolienne

L’hydrolienne profite des courants marins et du volume important de l’eau (masse volumique 832 fois plus élevée que l’air) pour produire de l’électricité. Cependant, pour que le rendement énergétique d’une hydrolienne soit optimal, il est nécessaire de réunir certaines conditions, ceci afin d’avoir une capacité de production idéale de l’ordre de 1 MW/an d’électricité :

  • placer l’hydrolienne face à un courant marin moyen de 2,5 m/s, soit 5 nœuds, sachant que l’hydrolienne fonctionne à pleine puissance à partir de 4 nœuds ;
  • avoir une surface d’interception du courant de l’ordre de 300 mètres, soit 20 mètres de longueur de pales.
    Autre facteur important à prendre en compte : le caractère prévisible des courants marins. De manière régulière, voire sinusoïdale, le courant marin change de sens selon les phases de la Lune. Pendant cette étape de « retournement », l’hydrolienne ne produit plus d’énergie. On estime ainsi que l’hydrolienne fonctionne à pleine puissance en moyenne entre 11 et 14 heures par jour.

Sachant également que la puissance énergétique produite ne représente que 60 % de la puissance énergétique théorique (déduction faite de l’énergie nécessaire pour convertir l’énergie mécanique en énergie électrique).

Les différents types d’hydrolienne

Au fil des expérimentations et des progrès de la technologie, la filière hydrolienne a donné naissance à différents types d’installation :

  • l’hydrolienne à axe horizontal qui représente le type d’hydrolienne le plus utilisé dans le monde. Visuellement similaire à une éolienne à axe horizontal, l’hydrolienne est soit fixée par un socle au sol marin avec une partie non immersive pour pouvoir remonter les hélices lors de la maintenance ou en cas d’incident, soit montée sur une barge ou une plateforme permettant de la transporter sur l’eau puis de l’immerger plus facilement ;
  • l’hydrolienne à axe vertical qui consiste en une hélice fixée à un mat. Les pales de l’hélice sont positionnées à la verticale du mat et tournent autour de lui. Ce type d’hydrolienne a une capacité de production d’énergie moins importante que sa « sœur » à axe horizontal ;
  • l’hydrolienne à turbine libre qui consiste à fixer les pales de l’hydrolienne sur un axe circulaire avec un trou central. Ce trou central permet à la faune sous-marine environnante de passer à travers. EDF a installé un prototype de ce type pour son projet d’hydrolienne à Paimpol-Bréhat (16 m de diamètre pour un poids de 850 tonnes) ;
  • l’hydrolienne à aile (capteurs) oscillante qui imite les battements des nageoires des poissons et des mammifères marins ;
  • les hydroliennes à la chaîne qui consistent à poser, à même les fonds marins ou aux embouchures des fleuves, une série d’hydroliennes les unes à côté des autres. Le projet d’hydrolienne « Normandie Hydro » lancé par EDF consiste en l’installation de 7 hydroliennes dans les fonds marins du Raz Blanchard ;
  • l’hydrolienne à vis d’Archimède qui reprend le mécanisme de la vis sans fin, inventé à l’Antiquité pour le pompage de l’eau nécessaire à l’irrigation des cultures. Adapté à la production d’électricité, le mécanisme de la vis d’Archimède consiste à installer l’hydrolienne sur une petite chute d’eau et d’utiliser la force de l’eau pour faire tourner la turbine en continu ;
  • l’hydrolienne autoporteuse ou à cerf-volant consiste à installer l’hydrolienne au bout d’un câble, et de la laisser graviter au gré des mouvements du courant marin. Ce principe reprend le fonctionnement du cerf-volant virevoltant dans l’air en fonction de la force du vent.
    Les types d’hydroliennes les plus implantées : 80 % des investissements en Recherche et Développement se concentrent sur les types d’hydroliennes à axe horizontal, à axe vertical et à turbine libre.

Avantages et inconvénients de la technologie hydrolienne

La technologie utilisée pour la production de l’énergie hydrolienne comporte des atouts indéniables, mais également quelques inconvénients, que nous avons recensés dans le tableau suivant :

Avantages

Inconvénients

– Une production d’électricité issue d’une source d’énergies renouvelables (l’eau et ses courants) non polluante et non émettrice de gaz à effet de serre.

– Une hydrolienne est de taille moins importante qu’une éolienne à puissance équivalente.

– Une hydrolienne a un impact visuel moins important, car elle est moins imposante qu’une éolienne ou un barrage hydraulique.

– Le caractère prédictible des courants marins (phases de la Lune) permet d’anticiper sur les productions prévisionnelles.

– Le potentiel important de la filière hydrolienne au vu du nombre conséquent de courants marins partout dans le monde.

 – La structure d’une hydrolienne nécessite une maintenance lourde hors de l’eau, avec démontage complet de l’hélice.

– Les pales de l’hélice de l’hydrolienne constituées avec des matériaux en composite, sont sensibles à l’érosion produite par le sel de l’eau, ainsi que le sable.

– L’hydrolienne en marche peut perturber la sédimentation présente dans les fonds marins, ainsi que la faune et la flore.

– Les rotations des pales peuvent causer des blessures sur les mammifères marins, ainsi que les hommes.

– L’utilisation de peinture antifouling (antisalissures organiques type algues) sur la partie immergée de l’hydrolienne est particulièrement nocive pour la faune et la flore vivant dans l’eau, notamment par la présence d’un biocide polluant.

– Les nuisances sonores possibles lors de la construction de l’hydrolienne.

– La gêne possible envers les activités de pêche et de navigation même si les hydroliennes sont positionnées dans des zones hors chalutage.

– Les coûts d’exploitation et d’investissement sont élevés, estimés du double de ceux de l’éolien à puissance installée égale.

Le développement de l’énergie hydrolienne en France

Le développement de la filière de l’énergie hydrolienne en France et son potentiel d’exploitation, dépendent de différents facteurs (conditions d’implantation, implication des instances gouvernementales).

Les conditions d’installation d’un site de production d’énergie hydrolienne

La filière hydrolienne est soumise à de multiples contraintes, dont la principale étant les zones d’installation des sites de production. Plusieurs conditions doivent être réunies afin de pouvoir installer des équipements dédiés à la production d’énergie hydrolienne :

  • la zone doit comporter un important courant de marée, avec un niveau de puissance estimé entre 4 et 5 nœuds, suffisant pour faire tourner un diamètre de roue compris entre 10 et 20 mètres ;
  • la zone doit avoir une profondeur entre 30 et 40 mètres qui permet à la fois de faciliter les activités de maintenance et de transport, mais également de ne pas trop gêner les activités nautiques ou de pêche ;
  • la zone doit être à proximité des côtes afin de pouvoir tirer un câble sous-marin pour acheminer l’électricité produite.
    La France, avec ses 11 millions de km² de domaine maritime, est le 2e pays en Europe après le Royaume-Uni à concentrer les zones les plus propices à l’installation d’hydroliennes entre la Manche, la mer du Nord et la mer d’Irlande.

Les deux zones d’exploitation en France, qui concentrent les gisements marins les plus porteurs pour le développement et l’exploitation de la filière hydrolienne, se situent entre le Raz Blanchard en Normandie et le Passage du Fromveur en Bretagne ; le potentiel énergétique de ces deux zones est estimé à 3 000 MWh/an.

Les acteurs de la production hydrolienne en France

Les entreprises de la filière de production hydrolienne représentent près de 29 % des métiers du secteur des énergies de la mer (énergie éolienne, houlomotrice, marémotrice, thermique). On peut notamment citer quelques entreprises françaises majeures telles que :

  • Naval Group, précurseur avec la première usine d’assemblage en France inaugurée en 2018 ;
  • Hydroquest, qui est à l’origine du développement et de l’installation du démonstrateur hydrolien marin à Paimpol-Bréhat en 2019 ;
  • Sabella, une PME bretonne qui a mis en place une hydrolienne sur la presqu’île d’Ouessant ; l’atout indéniable de cette solution énergétique est de proposer une énergie alternative renouvelable à une population insulaire non connectée au réseau de distribution générale d’électricité.
    Les perspectives et les freins à la filière

La filière hydrolienne, avec ses 10 ans d’expérience, est relativement jeune par rapport à d’autres filières des énergies renouvelables telles que la filière éolienne, photovoltaïque ou la filière de l’hydraulique. Son potentiel énergétique est cependant prometteur puisque de nombreux acteurs de la filière annoncent des chiffres-clés convaincants :

  • le Syndicat des énergies renouvelables (SER) estime que le potentiel énergétique de la France se situe entre 3 000 et 5 000 MW/an, soit 30 % des capacités de production totales européennes ;
  • l’énergéticien national EDF annonce de son côté que le potentiel de production français peut atteindre 10 TWh/an, soit l’équivalent de la production annuelle d’électricité d’un réacteur nucléaire de 1 500 MW.
    Le développement de la filière se heurte néanmoins de multiples freins inhérents :
  • aux coûts d’exploitation et de maintenance des installations hydroliennes. L’énergie hydrolienne marine coûte cher à produire, l’Ademe évalue le prix du mégawattheure à 365 € pour 2021 et 120 € en 2030 au fil de la maturité et des progrès de la technologie hydrolienne marine (avec moins de maintenance à long terme). Les coûts sont relativement moins élevés pour l’hydrolien fluvial où le prix du mégawattheure est estimé à 150 € ;
  • le manque d’implication du gouvernement acté par l’absence de la filière hydrolienne dans les grandes orientations de la politique énergétique nationale (financement et appels à projets), notamment dans le plan de Programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) de 2019 à 2028. « Le Gouvernement considère que les conditions pour le lancement d’un appel d’offres commercial ne sont pas réunies et n’en prévoit donc pas dans la période couverte par la Programmation pluriannuelle de l’énergie. » ;
  • et la conséquence possible des deux facteurs précédents, l’arrêt des investissements en recherche et développement de certaines entreprises du secteur (Naval Group en 2018).
    Choisir.com : Maîtrisez vos dépenses dès aujourd’hui

Addenda - Les fournisseurs d’énergie verte en France - En France, de plus en plus d’acteurs se partagent la fourniture de l’énergie verte, que ce soit pour l’électricité ou le biogaz. Ce marché est strictement encadré afin d’éviter les dérives et notamment les promesses trop alléchantes. À l’heure actuelle, plusieurs questions se posent face à tant de fournisseurs : qui sont les meilleurs et ceux qui sont moins vertueux que leurs confrères. Choisir.com fait le point. Source : https://www.choisir.com/energie/fournisseurs-energie-verte

Source : https://www.choisir.com/energie/articles/104452/lhydrolienne

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  • Hydrolienne : qu’est-ce que c’est ? – Document ‘futura-sciences.com’
    Photo - Vue d’artiste du parc de démonstration hydrolien de Paimpol-Bréhat, au large de Ploubazlanec, près de Paimpol (Côtes-d’Armor, Bretagne). Ces turbines doivent extraire un peu de l’énergie cinétique exprimée par les courants de marée. © EDF 

Une hydrolienne est un générateur d’électricité entraîné par un courant d’eau naturel, celui d’une rivière ou celui de la marée, ou encore par un courant marin stable. Une manière d’exploiter le potentiel de l’énergie marémotrice.

Avantage de l’hydrolienne

Ainsi, une hydrolienne fonctionne dans l’eau, un peu comme une éolienne fonctionne à l’air libre. Sauf que la densité de l’eau est près de 1.000 fois supérieure à celle de l’air. À vitesse égale, la puissance d’un flux d’eau est ainsi bien plus importante que celle d’un vent. De plus, les courants liés aux marées présentent l’avantage certain d’être prévisibles.

Fonctionnement de l’hydrolienne

Une hydrolienne donc, transforme l’énergie cinétique des courants marins en énergie électrique. À l’image de ce qui se passe pour une éolienne, une hydrolienne se compose d’une turbine mise en rotation par le mouvement de l’eau. Un alternateur, entraîné par la turbine, produit un courant électrique continu, transformé ensuite en courant alternatif. Les hydroliennes peuvent être installées sous la surface ou posées sur le fond.

Pour produire une puissance de 1 mégawatt (MW) avec une hydrolienne placée dans un courant de 2,5 mètres par seconde, la surface d’interception du courant doit être de l’ordre de 300 m2. Une telle surface correspond à une turbine d’un diamètre de 20 mètres, une limite haute (bien inférieure à celle des éoliennes) compte tenu des contraintes techniques de réalisation des hydroliennes.

Le potentiel énergétique de la France

Avec un potentiel estimé entre 3 et 5 gigawatts (GW), la France dispose du deuxième gisement énergétique hydrolien en Europe après le Royaume-Uni. Deux sites sont particulièrement prometteurs : celui du Raz Blanchard, à l’ouest de la pointe du Cotentin (Manche) et celui du passage du Fromveur, près de l’île d’Ouessant (Finistère).

La première hydrolienne de France, au large de Paimpol

Les hydroliennes sont des dispositifs encore assez récents et commencent seulement à être mis en place ou testés dans quelques pays. En France, la première hydrolienne, de 500 kW, a été installée en Bretagne entre Paimpol et l’île de Bréhat (Côtes-d’Armor), par 35 mètres de fond, en août 2011. En janvier 2016, une autre hydrolienne, de 1.000 tonnes et d’un diamètre de 16 mètres, a été déposée par 40 mètres de fond en face de l’île de Bréhat.

Des hydroliennes fluviales

Citons un autre exemple de projet, dans la Garonne. Durant l’été 2015, le dispositif a été testé dans le fleuve. Grâce à un courant de 2 mètres par seconde, une hydrolienne fluviale a ainsi produit 20 kW en puissance maximale.

À voir aussi : hydrolienne | energie renouvelable | énergie renouvelable | production electricite | energie renouvelable actualite | generateur hydrolienne | hydrolienne tpe | potentiel hydrolienne | rentabilite hydrolienne | hydrolienne eolienne

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La turbine de l’hydrolienne permet la transformation de l’énergie cinétique de l’eau en mouvement en énergie mécanique qui peut alors être convertie en énergie électrique par un alternateur. Les machines peuvent prendre les formes les plus variées allant du gros générateur de plusieurs mégawatts immergé en profondeur dans des spots à très forts courants de marée au micro-générateur flottant équipant des petits courants de rivière.

Dans les années 2005-2010, la volonté de développer les énergies renouvelables met un coup de projecteur sur les énergies marines et sur l’énergie hydrolienne. La maturité technique du secteur s’affirme et les investissements financiers se mettent en place. Soutenues par des politiques institutionnelles volontaristes, des études techniques et environnementales sont réalisées. Dans le même temps, démonstrateurs et prototypes sont testés en France et à travers le monde pour valider concepts et machines. Dix ans plus tard le constat est moins optimiste : contraintes techniques, réglementationsenvironnementales et coûts d’exploitation élevés freinent le développement d’un secteur industriel encore fragile.

NB. Cliquer sur les images pour les agrandir

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Hydrolienne (Sabella D03) sur le quai à Port-Navalo.

Principe - Puissance théorique : voir à la source

Puissance récupérable - Article détaillé : Limite de Betz.

L’énergie récupérable est inférieure à l’énergie cinétique du flux d’eau en amont de l’hydrolienne, puisque l’eau doit conserver une certaine vitesse résiduelle pour qu’il subsiste un écoulement. Un modèle élémentaire de fonctionnement des hélices, dû à Rankine et Froude, permet d’évaluer le ratio de la puissance cinétique récupérable pour une section perpendiculaire au fluide en mouvement. C’est la limite de Betz, égale à 16⁄27 = 59 %. Cette limite peut être dépassée si le courant de fluide est forcé dans une veine de section variable (effet venturi) plutôt que de circuler librement autour de l’hélice… - Lire la suite à la source…

Pour le calcul de la puissance d’une hydrolienne tenant compte de l’énergie cinétique et potentielle, voir : calcul de la puissance d’une turbine type éolien ou hydrolienne.

Les hydroliennes tirent profit de la masse volumique de l’eau, 832 fois plus élevée que celle de l’air (environ 1,23 kg m−3 à 15 °C). Malgré une vitesse de fluide moindre, la puissance récupérable par unité de surface d’hélice est donc beaucoup plus grande pour une hydrolienne que pour une éolienne.

D’autre part, La puissance du courant varie avec le cube de la vitesse, ainsi, l’énergie produite par un courant de 4 m/s est huit fois plus forte que celle produite par un courant de 2 m/s1. Les sites présentant les courants forts (> 3 m/s) sont donc particulièrement favorables, mais malheureusement assez rares (quelques dizaines de sites dans le monde).

Déformation de la veine d’eau – Lire aussi à la source

Historique

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Le système SeaFlow déployé au large de la Grande-Bretagne.

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Le système SeaGen déployé au large de la Grande-Bretagne.

La récupération de l’énergie hydraulique sous sa forme gravitationnelle existe depuis longtemps. C’est le principe actionnant les machines ou les ouvrages tels que les moulins à eau, moulin à marée, les barrages hydrauliques ou les usines marémotrices. Par contre, la récupération de l’énergie cinétique des courants fluviaux ou marins reste rare avant le XXIe siècle.

Au début des années 2000, la nécessité de développer les énergies renouvelables met un coup de projecteur sur les énergies marines et en particulier sur l’énergie hydrolienne. À partir des années 2005-2010 la maturité technique du secteur permet le démarrage simultané d’études techniques et environnementales en France et à travers le monde.

L’hydrolien bénéficie alors d’énormes efforts techniques et financier à l’instar du développement de l’éolien quelques années plus tôt. À cette époque, on prévoit un déploiement rapide de la filière industrielle, en particulier pour le gros hydrolien (machine de 1 MW et plus).

Le développement de nouveaux matériaux (composites, béton composite, alliage métallique, etc.) conforte l’idée que des solutions techniques pertinentes et adaptées au milieu marin pourraient s’imposer. Les années 2010 voient la réalisation de démonstrateurs et de prototypes testés in-situ un peu partout en France et dans le monde. Ainsi, en 2010, Atlantis créé la première hydrolienne de grande taille2, puis en 2015, Alstom installe en Écosse une hydrolienne de 1 MW3,4. En parallèle, démarre le mini-hydrolien plus adapté au fleuve et à la rivière, de maintenance plus aisée et donc de coûts d’investissements moindres.

En 2018, en France, le constat est amer : les réalisations industrielles restent rares et le secteur des énergies marines, en particulier l’hydrolien, peine à se développer5. Les difficultés techniques liées au milieu marin telles que la corrosion, les incrustations et la cherté des opérations de maintenance ou de réparation contribuent à un coût au mégawatt-heure prohibitif par rapport à d’autres énergies renouvelables. Les contraintes réglementaires particulièrement lourdes en France freinent le développement d’un secteur qui a déjà du mal à démarrer6.

En juillet 2018, Naval Energies annonce la fin de ses investissements dans l’hydrolien et concentrera désormais ses activités sur l’éolien flottant et l’énergie thermique des mers. Cette filiale de Naval Group avait investi 250 millions d’euros dans l’hydrolien depuis 2008 et venait juste d’inaugurer le 14 juin 2018 l’usine de Cherbourg-en-Cotentin dédiée à l’assemblage des turbines hydroliennes. Cette décision est justifiée par l’absence de perspectives commerciales et par un système de subventions qui n’apporte pas d’aides directes aux constructeurs pendant les phases de développement7.

Le choix de la Grande-Bretagne de ne pas subventionner l’hydrolien, ajouté à la sensibilité du Canada aux coûts de la technologie, a renforcé l’analyse d’un marché non rentable. Mise en liquidation judiciaire par un tribunal irlandais, OpenHydro ne devrait pas honorer les commandes de deux machines pour le Japon et le Canada8.

Toutefois, le début des années 2020 voit une modification de la conjoncture. En 2021, ‘Orbital Marine Power’ installe en Écosse une plateforme hydrolienne de grande taille9,10.

En 2022, le projet Flowatt est en cours de validation au Raz Blanchard, une ferme pilote d’hydroliennes qui sera la plus puissante au monde11. HydroQuest et Qair doivent développer sur cette concession, cédée par EDF Renouvelables, une ferme pilote hydrolienne de 17,5 MW12. Son entrée en service est planifiée pour 202513.

La même année, Sabella et Nova Innovation envisagent de développer une ferme hydrolienne en Écosse14, après avoir obtenu une concession similaire au Pays de Galles15.

Technologie

Avantages

Les avantages des hydroliennes sont les suivants :

  • le potentiel des courants marins est important ;
  • les hydroliennes utilisent une énergie renouvelable, ne polluent pas et ne génèrent pas de déchets (dans leur phase d’exploitation tout au moins) ;
  • du fait de la masse volumique importante de l’eau (800 fois supérieure à celle de l’air), les hydroliennes, à puissance équivalente, sont beaucoup plus petites que les éoliennes. Elles ont un impact visuel limité et ne nécessitent pas d’ouvrages de génie civil complexes contrairement aux barrages hydrauliques ;
  • les courants marins sont prévisibles (notamment en consultant les éphémérides), on peut donc estimer avec précision la production d’électricité à venir.
    Inconvénients

Les inconvénients sont essentiellement :

  • la prévention du développement des algues et organismes encroûtants sur l’hydrolienne requiert d’utiliser régulièrement un antifouling, produit toxique pour la faune et la flore marine. Réaliser l’opération sous l’eau est peu envisageable, à la fois pour des raisons techniques et environnementales, ce type d’opération étant interdit à l’extérieur d’une aire de carénage spécialement aménagée. Une opération de maintenance à intervalle régulier pour démonter ou extraire l’hydrolienne de l’eau et refaire son carénage est donc indispensable ;
  • dans les eaux turbides, du fait de la présence de sable en suspension (dans les détroits, le pas de Calais ), l’érosion des pales d’hélice ou des pièces mobiles par le sable est très forte ce qui nécessite des opérations de maintenance sur les pales. Pour faciliter le remplacement, certaines hydroliennes ont une structure émergeant de l’eau, (qui peut être gênante pour la navigation) ou possède des systèmes à ballast permettant de faire plonger ou remonter les unités de production ;
  • les hydroliennes créent des zones de turbulences, qui modifient la sédimentation et le courant, avec de possibles effets sur la flore et la faune juste en aval de leur position. Ces aspects sont analysés par les études d’impacts ;
  • des poissons, mammifères marins ou des plongeurs pourraient heurter les hélices et être blessés plus ou moins gravement. Ces dernières peuvent néanmoins tourner très lentement (cela dépend de la résistance opposée par l’alternateur et donc du modèle d’hydrolienne).
  • outefois, la première étude anglaise sur le sujet (Fish survival study on hydrokinetic power turbine) menée en 2009, par Hydro Green Energy LLC et déposée à la Federal Energy Regulatory Commission (États-Unis), a démontré clairement la sécurité du procédé. Selon ces résultats, seulement un poisson sur 402 a montré des signes de blessures peut-être plus attribuables à la mise en place du protocole qu’aux turbines elles-mêmes. Cette étude s’applique toutefois aux poissons et non aux gros mammifères marins.
    Afin d’éviter ces inconvénients, certains ont proposé le principe d’hydrofoils oscillants. L’un des plus récents est le dispositif autostable à double pales StreamWings de F. Guigan et J. Simeray16.

Impacts environnementaux

Concernant l’environnement17, la caractérisation du sillage, des turbulences et d’autres impacts hydrodynamiques ou halieutiques, les retours d’expérience les plus proches concernent des barrages du type de celui de l’usine marémotrice de la Rance, difficilement comparables à ceux d’hydroliennes non intégrées dans un barrage. Les impacts électromagnétiques sont mal connus, et varieraient beaucoup selon la puissance des installations, et le type de câble utilisé (blindé ou non, enterré ou non, en courant continu ou alternatif...)18.

D’éventuels effets environnementaux directs ou indirects préoccupent notamment les pêcheurs qui travaillent dans les zones d’intérêt. Ces impacts (sonores durant le chantier19, hydrodynamiques20 et hydroenvironnementaux21 notamment) commencent à être étudiés ou simulés, à partir de modélisations22,23,24 ou de maquettes, mais sont encore mal connus ; les rotors créent des zones de turbulence et les structures créent des sillages25 qui selon certaines hypothèses26, pourraient perturber la sédimentation et le développement de la flore, en créant ainsi à long terme une zone morte, ou au contraire ces turbulences pourraient maintenir en suspension plus de nutriments et favoriser le plancton qui nourrit certains poissons27,28. Les parties fixes des hydroliennes pourraient également constituer des récifs artificiels [réf. nécessaire], favorisant la biodiversité sous-marine. Les hydroliennes pourraient aussi perturber quelques animaux marins qui, curieux, s’en seraient trop approché [réf. nécessaire].

Les modélisations sont également nécessaires pour optimiser le positionnement de chaque hydrolienne dans une ferme, afin de profiter au mieux du courant29,30. Le captage de l’énergie des courants ralentit la vitesse du fluide dans l’axe de la turbine ce qui provoque une légère accélération des courants de contournement ; ce phénomène se rencontre quand l’eau passe le long d’une roche : les poissons évitent les obstacles en suivant les lignes de plus fortes vitesses ou utilisent les contre-courants des turbulences.

D’autre part, le régime de rotation du rotor est limité par la vitesse en bout de pale à cause du phénomène de cavitation. Ainsi, les grandes hydroliennes ne tourneront qu’au rythme de 10 à 20 tours par minute et leurs effets se limiteraient aux turbulences en aval de l’hydrolienne. Les sédiments ne se déposeraient pas autour de l’hydrolienne, ce qui éviterait l’envasement que connaissent les barrages (dont l’usine marémotrice de la Rance), et faciliterait l’entretien. De plus, une vitesse de rotation suffisamment faible ne perturberait pas les poissons.

Les sites d’intérêt pour les hydroliennes sont des zones de courants forts à très forts (plus de 3 m/s), où les conditions sont peu favorables au développement d’une faune et d’une grande flore sédentaire fixée. Les cartes marines montrent que ces zones sont exclusivement composées de roches ou gros graviers.

L’impact environnemental de l’énergie hydrolienne est actuellement étudié dans de nombreux projets de recherche et développement en Europe dans la Manche, la mer du Nord et la mer Baltique.

En France, le ministère de l’Écologie a mis à jour en 2012 un cadre méthodologique pour les Énergies marines renouvelables 31 et des études d’impacts sont obligatoires, même pour les projets démonstrateurs32.

Principes techniques

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Turbine de récupération de l’énergie du courant (septembre 2006).

De nombreux concepts d’hydrolienne ont été expérimentés, mais aucun ne s’est vraiment imposé, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients. Quelques-uns ont donné lieu à des démonstrateurs ou à des réalisations expérimentales mais peu sont rentrés dans un stade de production industrielle. L’EMEC recense plus de 50 principes techniques différents31 mais le Centre européen de l’énergie marine reconnaît six principaux types de convertisseurs d’énergie marémotrice. Ce sont des turbines à axe horizontal ou vertical, des hydrofoils oscillants, des ‘venturi’, des vis d’Archimède et des cerfs-volants.

Turbine axiale à axe horizontal

Le concept de l’éolienne opère sous la mer. De nombreux prototypes ou réalisations sont en fonctionnement à travers le monde. Les turbines sont équipées d’un rotor unique à pales fixes. La puissance de ce type de turbine varie de quelques watts à plusieurs Mégawatts. Elle comporte de deux à une petite dizaine de pales suivant la taille. Les effets de traînée en bout de pale limitent la vitesse de rotation de ces turbines. Suivant les modèles, la turbine peut être orientée, ou non, dans le sens de la renverse de marée. Dans le cas d’une turbine fixe tirant sa production de courants réversibles, le profil des pales est symétrique pour s’adapter au double sens du courant.

Turbine à axe vertical

Nommées par analogie avec les éoliennes, elles peuvent être disposées horizontalement ou verticalement, ces turbines ont un axe perpendiculaire au sens du courant. Inventés par Georges Darrieus en 1923 et brevetés en 1929. Initialement c’est une éolienne à axe vertical nommée éolienne Darrieus33. Le scientifique soviétique M. Gorlov l’a perfectionné dans les années 1970. Les pales sont constituées de foils au tracé hélicoïdal (profil incurvé en forme d’aile d’avion) au nombre de 2 à 4. L’entreprise EcoCinetic, basée à La Rochelle, commercialise une micro-hydrolienne à axe vertical destinée aux cours d’eau et inspirée du rotor de Savonius34. La société Française Hydroquest conçoit des hydroliennes à axe vertical fabriquées aux CMN (Constructions mécaniques de Normandie) de Cherbourg-en-Cotentin.35

Turbine venturi

Le flux d’eau est guidé dans une gaine ou un conduit dont la section se rétrécit en entrée du générateur ce qui produit une accélération du flux et une puissance disponible plus importante.

Hydrolienne oscillante

Un autre moyen de récupération de l’énergie se dispensant de turbine, bioinspiré est basé sur le mouvement de membrane ou de foils oscillant dans le courant. Ce type de dispositif est constitué de plans mobiles actionnant et comprimant un fluide dans un système hydraulique. La pression engendrée est convertie en électricité.

Hydrolienne à membranes ondulantes

Un prototype de membrane ondulatoire immergée, alternative à la turbine, développé par Eel Energy36 (de Boulogne-sur-Mer) avec le « 3Dexperience Lab » de Dassault en 2017 et Ifremer d’abord en version marine (1er et alors unique système de ce type ayant une courbe de puissance certifiée par Bureau Veritas selon les normes européennes) puis en ’version fluviale’ (prototype présenté fin février 2019)37,38. Un des intérêts de cette génératrice est qu’elle semble neutre vis-à-vis des poissons (pas de fragmentation écologique) et qu’elle ne nécessite pas d’infrastructures lourdes.

Turbine autoporteuse

Des variantes telles que le « Cerf-volant hydrolien » utilisent le courant marin pour maintenir en « vol sous-marin » un grand cerf-volant fixé par un câble au fond39,40. cet engin soutient une turbine produisant de l’électricité. Le premier Deep Green (3 m de large) a été testé en Irlande (à Strangford Lough face à l’Ulster) par son concepteur (Minesto, une spin-off suédoise issue de Saab39.

Mini et micro Hydrolienne

La production d’électricité à partir du courant des rivières utilise des mini ou micro éoliennes, faiblement immergés, ayant un impact réduit sur la faune aquatique et des budgets d’investissement limités41. La société Ecocinetic, développe une hydrolienne flottante qui n’affecte pas la faune aquatique. Ces hydroliennes produisent moins d’électricité que les turbines classiques, mais sont beaucoup plus légères, et demandent largement moins d’investissement. La société hydro-gen propose une gamme variée d’hydroliennes flottantes adaptées à la rivière et au proche littoral.

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  • Différents concepts de turbines

  • Axiale à axe horizontal.
    Axiale à axe horizontal.

  • Axiale flottante.
    Axiale flottante.

  • Hydrolienne à foils oscillants.
    Hydrolienne à foils oscillants.

  • Autoporteuse.
    Autoporteuse.

  • Turbine venturi axiale (face et profil).
    Turbine venturi axiale (face et profil).

Prospectives

Gisements - Les courants marins pourraient être exploitables partout dans le monde ; les courants de marée constituent toutefois pour l’instant le domaine préférentiel de ce type de technologie : les courants de marée présentent en effet, par rapport aux courants généraux (comme le Gulf Stream42, des caractéristiques particulièrement favorables :

  • intensité importante (dans certaines zones les courants de marée peuvent atteindre ou dépasser 10 nœuds, soit 5 m/s, alors que les courants généraux dépassent rarement 2 nœuds) ;
  • proximité de la côte : les veines de courant intense apparaissent dans des zones de faibles profondeurs situées à proximité de la côte, ce qui en facilite l’exploitation ;
  • direction stable : les courants de marée sont généralement alternatifs, ce qui simplifie le dispositif de captage ;
  • enfin, prédictibilité : les courants de marée sont parfaitement prévisibles, puisqu’ils ne dépendent que de la position relative des astres générateurs - Lune et Soleil - et de la topographie locale.
    Le potentiel mondial de l’hydrolien fluvial ou estuarien est estimé à 50 GW, celui de l’hydrolien maritime entre 75 et 100 GW43. En termes d’énergie récupérable, l’Ifremer l’estime à 450 TWh/an pour les courants marins44.

Selon une communication d’EDF de 2012, le potentiel européen hydrolien théorique exploitable serait de l’ordre de 15 GW (6 à 8 GW selon l’Ifremer) pour une production pouvant aller de 20 à 30 TWh/an 15 à 35 selon l’Ifremer), ce qui représente la consommation de 6 à 8 millions d’habitants. La Grande-Bretagne concentre 60 % de ce potentiel théorique et la France 20 %45,44.

Pour la France, le potentiel serait de 5 à 14 TWh pour 2,5 à 3,5 GW « installables », répartis entre la Bretagne et le Cotentin45. C’est d’ailleurs là qu’a été installé en septembre 2011 un prototype d’hydrolienne, près de l’île de Bréhat. Dans les territoires d’outre-mer, certaines « passes » de lagon offrent également des situations intéressantes45,44.

Innovations techniques

Dans le monde, la recherche a rapidement progressé notamment dans les années 2000-201046,47, avec 50 concepts disponibles en 2008 pour exploiter l’énergie des mers (contre 5 en 2003)44,48 et plusieurs tests en milieu artificiel49 ou in situ50,51.

L’innovation porte sur :

  • les matériaux composites (à base de fibre de verre, etc.), disponibles et utilisés par la construction navale52 ;
  • l’étude de la résistance des machines et des matériaux nouveaux quand ils sont sollicités de manière chronique ou cyclique dans l’eau de mer. Les études sont de plus en plus affinées, et tirent parti des retours d’expérience en matière de résistance à l’effort de ces composites également utilisés par l’éolien (pales)53,54 ;
  • les principes de production d’énergie et donc de design des engins55 ;
  • l’étude des effets du regroupement de plusieurs machines en fermes de production d’électricité56
  • les effets de l’exposition à des contraintes importantes dans l’eau de mer en condition immergée57,58.
    Recherche - En 2012 la recherche (européenne, britannique et française notamment) affine la connaissance en matière de ressource énergétique59,60, d’efficacité énergétique61, d’interaction vent-houle-courant, d’acceptabilité des projets, d’interactions avec l’environnement, avec les usages et métiers de la mer, avec les matériaux en suspension, ainsi que les simulations62, modélisations numériques63 et physiques64. La France dispose de l’expérience du barrage de la Rance et de bassins d’essais en boucle hydrodynamique (ex : veines de courant chez Ifremer à Boulogne ou à Brest avec un Bassin canal)44.

Développement en France

Politique institutionnelle – Cliquer sur chaque image pour l’agrandir >

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L’un des principes d’hydroliennes

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Principe retenu pour le prototype Arcouest d’EDF.

Après le Grenelle Environnement (2007), Il est demandé à RTE de définir et décrire les conditions de raccordement de ces installations offshore nouvelles au réseau électrique national. Un appel d’offres est envisagé puis préparé. Bien que la production soit stable et prévisible (contrairement aux éoliennes), la possibilité d’utiliser cette électricité localement pour alimenter des îles ou des zones côtières n’a pas été znvisagée [réf. nécessaire]. Une consultation en ligne a également été ouverte pour identifier d’éventuelles autres solutions techniques et/ou financières à mettre en œuvre65.

Selon l’étude prospective de RTE commandée par le gouvernement en vue de la transition énergétique et du soutien à cette filière et publiée début 201366, la France a effectivement un potentiel élevé en matières d’installations hydroliennes avec notamment trois sites qui semblent particulièrement favorables67 : le raz Blanchard (entre le cap de la Hague et l’île anglo-normande d’Aurigny), le raz de Barfleur, au large de la pointe de Barfleur, dans le Nord-Est du Cotentin et le passage du Fromveur (entre les îles bretonnes d’Ouessant et de Molène). Mais selon RTE, à condition d’améliorer les techniques de pose et de protection des câbles électriques sous-marins et de renforcer la capacité du réseau terrestre, les zones de raccordement étant aujourd’hui rares (ex. : la Liaison Cotentin-Maine, dans le Cotentin peut accueillir, mais ailleurs « au-delà de 2 500 MW, il sera indispensable de renforcer le réseau 400 kV par de nouveaux ouvrages » dont la réalisation prend en général de trois à cinq ans), en raison de la topographie littorale, mais aussi « des protections juridiques dont bénéficie le littoral et des contraintes techniques d’implantation de câbles électriques »66. Le raz Blanchard présente le 3e « courant de renverse » le plus fort au monde.

RTE signale aussi que ces zones de raccordement sont souvent situées dans des zones secteurs sensibles pour l’environnement66. Selon RTE, une difficulté est le manque de points de connexion au réseau. Ainsi, le littoral de la Pointe du Cotentin est presque partout classé en « espace remarquable » au sens de la loi littoral et le secteur du Fromveur qui voit se reproduire des mammifères marins protégés66 nécessiterait des travaux pour le câblage. Pour ces raisons, RTE suggère que l’État établisse un nouveau cadre juridique propre à faciliter la traversée de zones sensibles par des câbles ’à coût économique et environnemental réduit pour la collectivité’ (L’article 12ter du projet de loiBrottes68, prévoyait69 de possibles dérogations à la loi littoral pour les dispositifs souterrains de raccordement des énergies marines renouvelables).

En 2009, au vu des projets connus en 2008/2009, EDF estime que « l’industrie des énergies marines (houlomoteur et hydrolien) saura multiplier par 10 la capacité installée des machines en mer d’ici cinq ans (de 7,5 à 750 MW) ? »70.

En 2012, le Ministère de l’écologie met à jour un cadre méthodologique pour les Énergies marines renouvelables 31 et des études d’impacts sont obligatoires, même pour les projets démonstrateurs32.

En 2013, un rapport du CGEDD (Conseil Général de l’Environnement et du Développement Durable, 3 mai 2013) et le CGIET (Conseil général de l’économie, de l’industrie, de l’énergie et des technologies) estiment que la technologie semble mûre pour un développement industriel, avec un potentiel français de 3 GW pour la phase pilote industriel.

En juin 2013, Le Conseil national de l’industrie (CNI) propose au Premier ministre, Jean-Marc Ayrault, huit mesures de simplification procédurales quant aux autorisations d’installation et d’approbation sur les énergies renouvelables marines, à la suite du travail du Comité stratégique des filières éco-industries (Cosei)71.

Le 30 septembre 2013, François Hollande lance officiellement à Cherbourg-en-Cotentin un appel à manifestation d’intérêts pour des fermes pilotes hydroliennes au Passage du Fromveur (à côté d’Ouessant), ainsi que pour le Raz Blanchard (Ouest Cotentin) ], il est publié par l’ADEME le 1er octobre 2013. Les projets doivent être soumis pour le 25 avril 2014. La zone du Raz de Barfleur, initialement sélectionnée, n’est pas retenue afin de ’laisser le temps de la concertation avec les pêcheurs’. L’état garanti un prix de rachat (avec 30 M€ d’aide de l’État et un tarif d’achat de 173 €/MWh sur deux sites (passage du Fromveur et raz Blanchard)72,73.

Les consortiums GDF Suez - Alstom d’une part et EDF - DCNS d’autre part, remportent l’appel à projets pour construire les fermes pilotes d’hydroliennes au large du Cotentin. Huit projets avaient été remis à l’ADEME. Le projet représente un investissement estimé à une centaine de millions d’euros74 En janvier 2017 , Engie a décidé annonce son abandon du projet Nepthyd des quatre hydroliennes du raz Blanchard, à la suite de la décision de son fournisseur General Electric de suspendre le développement par Alstom de la turbine Oceade.

En 2016 deux projets-pilotes sont soumis à enquête publique (durant un mois) correspondant à une douzaine de turbines (1,4 et 2 MW) prévues à 30 mètres de fond pour 2020. Le projet ’Normandie Hydro’ d’EDF et du chantier naval DCNS comprend sept turbines de 2 MW et 16 mètres de diamètre à implanter à 3,5 km de Goury (Manche) sur 28 hectares à partir de 2017. Le projet Nepthyd d’Engie-Alstom comprend quatre turbines Oceade (18 mètres de diamètre et 1,4 MW) à répartir sur 17 hectares dès 201875.

En 2017-2018, avec l’aide du PIA une ferme de 39 hydroliennes fluviales HydroQuest devait être testée par la Compagnie nationale du Rhône (CNR) sur le Rhône à Génissiat (Ain) pour une puissance installée de 2 MW ; ce projet était une première mondiale par sa dimension et sa complexité76. Des groupes de trois hydroliennes à double axe vertical, à flux transverse, associées à un système d’accélération de l’eau devaient être installés sur deux kilomètres de fleuve76. Le 8 juillet 2019, après deux ans d’études techniques et de modélisation, HydroQuest, les Constructions mécaniques de Normandie et la CNR annoncent l’abandon du projet, les contraintes de sites induisant « un productible insuffisant et des pertes d’exploitation trop importantes à l’usine hydroélectrique de Génissiat »77.

Mi-2018 le gouvernement envisage toujours des appels d’offres commerciaux et de soutenir la R&D (dont via des coopérations internationales, et a avec l’Ademe commandé une étude complémentaire sur les coûts de production des hydroliennes78.

Réalisations

2008 - Sabella D03 à Bénodet

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Baptême Sabella D03 à Bénodet.

La société Sabella a immergé la première hydrolienne sous-marine française à Bénodet, dans l’estuaire de l’Odet, en avril 2008. Appelée « Sabella D03 », cette hydrolienne à fonction de démonstrateur et d’un diamètre de trois mètres pour une puissance maximale annoncée de 10 kW (ce qui supposerait une vitesse d’écoulement d’eau de 1,68 m/s dans la turbine, soit un courant de près de cinq nœuds, selon les formules indiquées plus haut), a fonctionné pendant près d’un an, démontrant sa fiabilité et sa robustesse adaptée à l’environnement marin. Une caméra sous-marine installée a permis de démontrer l’innocuité de l’hydrolienne vis-à-vis de l’ichtyofaune79. Une prochaine étape sera l’installation d’une ferme pilote de plusieurs hydroliennes permettant de couvrir une majeure partie des consommations électriques de l’île d’Ouessant, avant une exploitation commerciale avec plusieurs centaines de machines80. Un accord a été signé entre SABELLA et une filiale de GDF Suez en juin 2012 pour l’exploitation des courants du Fromveur81.

2015 - Sabella 10 à Ouessant

La première hydrolienne connectée à un réseau électrique français « Sabella 10 » conçue par Sabella, PME Quimpéroise, est entrée en service en septembre 201582 et arrêtée en juin 2016 pour maintenance. Sa remise en roue est prévue pour la fin de l’hiver 201883. Elle aura produit 70 MWh Installée dans le passage du Fromveur dans l’ouest de la Bretagne. Reliée au réseau électrique d’Ouessant, elle permet de réduire la consommation de fioul de l’île qui n’est pas raccordée au réseau métropolitain continental d’électricité84. Hydrolienne axiale, d’une puissance maximale annoncée de 1 MW et d’un diamètre de 10 m, elle a été posée par 55 mètres de fond, en juin 2015, le câble de connexion l’ayant été un mois plus tôt82. La puissance annoncée suppose un courant de marée hypothétique de 10,2 noeuds selon les relations indiquées plus haut entre puissance, diamètre des pales et vitesse d’écoulement de l’eau de mer. Cette puissance limite est purement théorique, puisque les courants les plus violents du Fromveur ne dépassent pas 9 noeuds, surtout à 55 m de profondeur85. L’énergie annoncée comme produite en dix mois (70 MWh de septembre 2015 à juin 2016) indique plutôt une valeur moyenne inférieure à 10 kW, qui correspond à un courant de marée moyen de 2,2 noeuds, plus proche de la réalité observable dans le secteur. Sabella, L’entreprise productrice est labellisée en 2005 par le pôle de compétitivité « Pôle Mer Bretagne »86 et soutenue par la Région Bretagne87, le Conseil général du Finistère et l’ADEME, cette dernière ayant financée en partie « Sabella 10 » dans le cadre des Investissements d’Avenir.

2008-2016 - Expérimentation EDF -DCN à Bréhat

En 2008, EDF initie un projet ayant pour but de tester quatre hydroliennes devant Paimpol, au large de Ploubazlanec et de l’île de Bréhat (Côtes-d’Armor). La technologie choisie est celle développée par la société irlandaise OpenHydro (rachetée par DCNS en mars 2014). La machine de 16 mètres de haut, 850 tonnes a une puissance de 0,5 mégawatt. Pour son expérimentation l’hydrolienne doit être placée pour quelques mois à 35 m de profondeur afin de tester en conditions réelles ses performances et vérifier sa bonne tenue aux conditions marines. Le projet permet aussi de tester un convertisseur sous-marin88.

Le premier prototype, baptisé « Arcouest89 », assemblé à Brest, en Bretagne, par les équipes de DCNS, est immergé le 22 octobre 201190 pour une durée de trois mois. Le projet prend du retard en 2012, à la suite de la panne de moteur de treuil de sa barge de transport et le prototype « Arcouest » reste six mois à −25 m en rade de Brest. L’hydrolienne est ramenée à quai pour être examinée et réinstallée devant Paimpol-Bréhat. Le projet, à cette époque, prévoit une mise en route de trois turbines supplémentaires en 2015 au lieu de fin 201391. Les quatre turbines d’une puissance unitaire de 0,5 MW pic devant pouvoir alimenter 3 000 logements en électricité92. La campagne d’essais au large de Bréhat ayant été jugée concluante en termes de rendement et de fonctionnement, des modèles de série sont planifiés pour entrer en service en 2015-2016 au Canada et en France93 et Openhydro estime pouvoir construire 50 hydroliennes par an dans son usine de Cherbourg-en-Cotentin. En février 2016, EDF a positionné à 40 mètres sous la mer, au large de l’archipel de Bréhat, une première hydrolienne d’un poids de 300 tonnes pour 16 mètres de diamètre, fixée sur un socle de 900 tonnes pour résister aux courants marins ; une seconde hydrolienne de la même taille la rejoint quelques semaines plus tard ; ces deux machines pourront produire 1 MW d’électricité94.

DCNS, en 2016, reprend l’expérimentation au large de Paimpol et Bréhat (Côtes-d’Armor) mais les turbines sont remontées en raison d’un problème technique : les fixations utilisées ne correspondaient pas aux spécifications et n’ont pas supporté la corrosion. DCNS se retourne contre son fournisseur, mais EDF ne prévoit pas de les remettre à l’eau avant la fin de l’été 2017.

En novembre 2017, EDF et Naval Énergies annoncent finalement l’abandon de l’expérimentation devant Paimpol-Bréhat car ils préfèrent concentrer leurs efforts sur des essais au Canada, en baie de Fundy, mais gardent pour objectif la ferme-pilote du Raz Blanchard95. Le projet initialement prévu à 24 millions d’euros pour cinq éoliennes a finalement coûté 70 millions d’euros en partie subventionné par la région Bretagne96.

Avril 2018 – ‘Poseide 66’ dans le golfe du Morbihan

En avril 2018, l’entreprise brestoise Guinard Energies a déployé sur un ancien moulin à marée dans le golfe du Morbihan, la première hydrolienne de sa gamme Poseide 66. Il s’agit là d’une expérimentation destinée à étudier l’impact environnemental de cette turbine sur la faune pélagique. Les études sont réalisées par le parc naturel régional du Golfe du Morbihan avec l’Agence française de la biodiversité.

Septembre 2018 - Installation hybride hydrolien à Madagascar

En septembre 2018, Guinard Energies a installé au village d’Ambatoloana, à Madagascar, une unité de production hybride composée d’une hydrolienne Poseide 66 (3,5 kW), 4 kWc de modules photovoltaïques et d’une unité de stockage par batteries. Ce système est destiné à l’alimentation en off-grid d’un village d’une centaine d’habitants (40 habitations). Financé par l’Ademe à la suite d’un appel d’offres pour des projets d’électrification rurale, ce projet est également porté par l’ONG Gret et la société Malgache SM3E97.

Décembre 2018 - Parc d’hydroliennes dans le lit du Rhône à Caluire-et-Cuire

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Parc d’hydroliennes dans le lit du Rhône à Caluire-et-Cuire en position maintenance.

À la suite d’un appel à projets lancé en 2015 par Voies navigables de France, un parc de quatre hydroliennes est installé dans le lit du Rhône en amont du pont Raymond-Poincaré, sur la commune de Caluire-et-Cuire (banlieue nord de Lyon) et inauguré le 21 décembre 201898. C’est le premier parc d’hydroliennes fluviales au monde99. Les hydroliennes conçues par la société HydroQuest de Meylan ont été fabriquées par les Constructions mécaniques de Normandie et assemblées sur le port Édouard-Herriot. L’exploitation du parc est assurée par Hydrowatt, filiale lyonnaise du groupe UNITe. Les quatre hydroliennes, disposées environ tous les cent mètres, permettent au total la production de 320 kW (4 × 80 kW) alimentant l’équivalent de 500 foyers hors chauffage99.

2019 - Projet Guinard Energies P154 à Etel

L’entreprise Guinard Energies a immergé fin février 2019 une hydrolienne de technologie P154 (20 kW) dans la Ria d’Etel dans le Morbihan ; large de 1,54 mètre et déjà testée en janvier 2019 en rade de Brest, la résistance de la tuyère et la conversion électrique a été testée pendant cinq mois. Il s’agit du début de montée en puissance de la gamme des hydroliennes MegaWattBlue développées par la société100.

2019 - HQ-OCEAN à Paimpol-Bréhat

En avril 2019, l’hydrolienne construite par CMN et conçue par Hydroquest est immergée à 35 m de profondeur sur le site d’essais de Paimpol-Bréhat. C’est un démonstrateur de 1 MW qui a été raccordée au réseau en juin 2019. L’achèvement des tests est prévu mi-2021101,102.

2019 - Hydrolienne fluviale P66 en Guyane Française

L’entreprise Guinard Energies a installé en décembre 2019 une hydrolienne de technologie P66 (3,5 kW) sur le site scientifique de la station des Nouragues en Guyane Française. Couplée à une installation photovoltaïque et à du stockage par batteries, cette unité alimente 100% des besoins en énergie de la station du CNRS située en pleine forêt Amazonienne. Ce projet a été financé par des fonds Européens FEDER103.

2021 - Projet Sabella 12 à Ouessant

Un autre projet de ferme pilote est annoncé par les pouvoirs publics dans le passage du Fromveur. Deux hydroliennes de 12 mètres de diamètre devraient être installées d’ici 2021 et fournir aux 800 habitants de l’île de Ouessant entre 35 et 40 % de leur électricité[réf. souhaitée].

Autres projets -

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Le projet dit HARVEST (« Hydrolienne à Axe de Rotation Vertical STabilisé ») est issu d’un regroupement de plusieurs laboratoires : 3S-R de l’université Joseph-Fourier (UJF), G2ELab et LEGI (de Grenoble Institut national polytechnique (G-INP)) et LAMCOS (de l’INSA de Lyon). Il vise à développer un nouveau concept d’hydrolienne pour la récupération de l’énergie des courants marins et fluviaux. Fin 2008, il entre dans une deuxième phase, consistant à implanter à Pont-de-Claix (Isère) une première tour dans un canal EDF où les turbines seront alors à l’échelle 1⁄2. L’ultime étape consistera à mettre en commun plusieurs tours pour former un parc, dans l’objectif de tester une telle « ferme fluviale » en 2010. En 2014, la startup grenobloise HydroQuest104, jusqu’alors spécialisée dans les hydroliennes fluviales installées à Grenoble, à Orléans et en Guyane, a annoncé un partenariat avec les Constructions mécaniques de Normandie (CMN) et l’ambition de devenir leader français de l’hydrolien, avec l’intention de produire de grandes hydroliennes modulables à axes verticaux dites « turbines à flux transverses »105.

En mai 2015, HydroQuest met sur le marché deux hydroliennes fluviales de 40 et 80 kW, après deux ans de tests en Guyane et depuis fin 2014 à Orléans. HydroQuest évalue le marché mondial potentiel à plus de 3 000 MW, soit quelque 15 mds €. L’entreprise table sur la vente de 300 à 500 machines par an d’ici 2020. HydroQuest revendique un coût du mégawattheure compris entre 50 et 200 €, selon les conditions rencontrées sur le fleuve106.

Une autre technologie développée par la PME Hydro-gen qui commercialise des hydroliennes de 20 à 70 kW, est produite et testée en Bretagne107. Cette hydrolienne a pour caractéristiques d’être flottante et d’utiliser une turbine amovible, coulissante ou basculante, afin de faciliter entretien, nettoyage et réparation. C’est la première hydrolienne à avoir produit du courant électrique en France (en 2006)41.

Hydrolienne Guinard Énergies de 50 cm de diamètre

Hydrolienne Guinard Énergies de 50 cm de diamètre - Poseide.

Un projet développé par la société Guinard Énergies, intitulé MegaWattBlue, a démarré en 2008. La conception de la tuyère permet d’accélérer la vitesse du courant de 30 à 40 % et ainsi doubler l’énergie récupérée par l’hydrolienne. Guinard Énergies a pour objectif de développer des hydroliennes de toutes tailles. Des hydroliennes marines et de rivière de 3,5 à 20 kW associées à un système hybride de régulation et de conversion d’énergie pour les sites isolés ainsi que des hydroliennes de taille plus importante allant jusqu’à 1 MW pour seulement 8 m de diamètre et 7 nœuds de courant. Une hydrolienne de 4 m de diamètre destinée à être testée en Ria d’Etel dans le Morbihan (56) est en construction. L’installation est prévue pour l’année 2018108,109.

Le 14 juin 2013, dans le port de Cherbourg, la turbine sous-marine Voith Hydro (18 m de long, 160 t) a été brièvement plongée dans l’eau puis remontée afin de tester le dispositif de manutention de sa barge qui sera conduite au Centre européen d’énergie marine (en) en Écosse afin de la tester en mer71.

L’entreprise EcoCinetic, cise à La Rochelle, commercialise une picohydrolienne destinée aux cours d’eau ; inspirée du rotor de Savonius, la turbine affiche un rendement proche des 30 % et est destinée à produire de l’électricité au fil de l’eau pour des vitesses de courant allant de 1,2 à 4 m/s ; selon la vitesse du cours d’eau, le prix de revient du mégawattheure produit se situe entre 40 et 150 €34.

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Hydrolienne Sabella installée dans le passage du Fromveur.

Naval Énergies, branche énergie de Naval Group (ex-DCNS), construit sur le port de Cherbourg-en-Cotentin la première usine d’assemblage et de maintenance d’hydroliennes, d’une capacité de 25 turbines par an ; son entrée en service est prévue au premier trimestre 2018 ; elle permettra d’alimenter le projet de ferme pilote au raz Blanchard, en partenariat avec EDF Énergies Nouvelles, avec l’installation de sept turbines. Prévu initialement pour 2018, le raccordement au réseau électrique est désormais attendu en 2020110. Le 26 juillet 2018, Naval Energies annonce la fin de ses investissements dans l’hydrolien. L’usine inaugurée jeudi 14 juin 2018 ferme un mois plus tard111.

Développements dans le monde -

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Les rotors du SeaGen aux chantiers Harland and Wolff à Belfast.

Plusieurs entreprises britanniques et françaises se sont spécialisées dans le domaine, mais la technologie hydrolienne est encore proche du stade expérimental : des coûts d’investissements élevés pour un tarif d’achat de l’électricité assez faible peuvent pour l’instant faire reculer les investisseurs.

Les projets les plus avancés concernent à ce jour essentiellement la Grande-Bretagne, le Raz Blanchard et le Passage du Fromveur en France112.

Royaume-Uni

La compagnie londonienne TidalStream a mis au point en 2006-2007 un système d’hydroliennes d’une capacité de 2 et 10 MW adapté aux eaux profondes et aux courants marins rapides, pour la production d’électricité. La « turbine semi-submersible » (SST) nommée « Triton » comporte quatre turbines montées sur une bouée tubulaire placée verticalement et amarrée au fond de la mer par un bras pivotant113. Ce bras sert à l’installation et la maintenance des turbines et supprime les travaux sous-marins coûteux et dangereux. Le prototype testé à Pentland Firth comporte quatre turbines aux rotors de 20 m114 de diamètre pour une puissance maximale de 4 MW. Les futures turbines auront un diamètre de 6 m et pourront être déposées jusqu’à 60 à 90 m de fond115. Les rotors tourneront lentement (12 m/s, à comparer à 70 m/s pour une éolienne) 116. Le coût de l’électricité pourrait atteindre 0,045 €/kWh. Selon TidalStream, le système sera compétitif avec les éoliennes offshore et onshore, et aurait pu être opérationnel dès 2010.

En septembre 2010 a été inaugurée en Écosse la plus grande hydrolienne du monde (22,5 m de hauteur, un rotor de 18 m de diamètre). Conçue par Atlantis Resources Corporation, ce modèle AK1000 pèse 130 tonnes et devrait produire 1 MW117.

La première ferme hydrolienne de taille commerciale a été installée dans un bras de mer traversé par de forts courants entre la pointe nord-est de l’Écosse et la petite île de Stroma, par l’entreprise Meygen, filiale du développeur australien Atlantis, lui-même détenu à 42 % par la banque Morgan Stanley. Meygen a dans un premier temps installé, par 40 m de fond, quatre hydroliennes de 1,5 MW de puissance chacune pour une trentaine de mètres de hauteur. Les fondations ont été construites en 2015 pour permettre d’installer en 2016 et 2017 les quatre hydroliennes, l’une construite par la maison-mère Atlantis et trois autres par le norvégien Andritz Hydro Hammerfest. La première fondation a été installée en septembre 2016118 et les quatre hydroliennes ont été mises en service et raccordées au réseau électrique en 2017119. Meygen ambitionne de déployer ensuite 269 turbines pour une puissance totale de 398 MW d’ici dix ans. Elle table sur un facteur de charge d’environ 40 %, nettement meilleur que celui des éoliennes. La première phase du financement a été bouclée : 51 millions de livres (65,2 M€) levés sous toutes les formes - titres, dettes, subventions. Le gouvernement britannique a apporté son soutien au projet en fixant un prix de rachat de 305 livres (390 €) par mégawatt-heure, au moins jusqu’en 2019, soit deux fois plus que pour l’éolien en mer. La filière hydrolienne espère pouvoir rivaliser d’ici dix ans avec les coûts actuels de l’éolien offshore, grâce à l’industrialisation de la fabrication et de la pose des hydroliennes120.

Les Allemands Siemens et Voith Hydro ont abandonné la technologie hydrolienne ; seuls l’Autrichien Andritz et le Singapourien Atlantis Resources (basé en Écosse) sont encore actifs, notamment sur le projet MeyGen en Écosse121.

Québec

Un projet d’Hydro-Québec a démarré durant l’été de 2010 concernant la mise en place d’une hydrolienne à axe horizontal, conçue et construite au Québec et d’une capacité de 250 kW, qui était immergée dans le fleuve Saint-Laurent près du Vieux-Port de Montréal. Elle pouvait produire l’équivalent de la consommation de 750 foyers122. La société chargée de ce projet a fait faillite en juillet 2014123.

Une jeune entreprise, Idénergie, propose une hydrolienne portable destinée à alimenter une ou plusieurs résidences à partir d’une rivière. Pour rendre leur concept accessible à tous, ils ont développé un système d’entraînement sans arbre entre la turbine et le générateur. Ce concept limite grandement l’entretien nécessaire au bon fonctionnement. La machine a aussi l’avantage de fonctionner dans un courant d’eau peu profond et de dégager des rendements intéressants même à basse vitesse. Elles pourront être connectées en parallèle pour permettre la création de petits parcs.

Norvège

Un projet de parc d’hydroliennes baptisé Hammerfest Strøm est en développement124.

Congo

La société EcoCinetic basé à la Rochelle a développé à Moulenda (Congo) un projet de micro-éolienne capable d’alimenter un village. La société espère faire de cette réalisation un démonstrateur pour le développement durable de micro-ressources électriques en Afrique équatoriale 125.

Sociétés spécialisées dans l’hydrolien

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  • La plus puissante hydrolienne du monde est entrée en service - Bernard Deboyser - 02 Août 2021

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Conçue par l’entreprise écossaise Orbital Marine Power, l’hydrolienne « O2 », actuellement la plus puissante au monde, a commencé à injecter de l’électricité dans le réseau des Orcades, un archipel au nord de l’Écosse.

Dans un article précédent, nous vous avions expliqué que l’hydrolienne avait été remorquée puis ancrée dans un bras de mer dénommé Fall Of Warness, à l’Ouest de l’île d’Eday. Le site a été choisi en raison de la puissance des courants marins qui le traversent.

La turbine est équipée de deux énormes hélices bipales immergées, d’un diamètre de 20 mètres, disposées au bout de bras articulés de 18 mètres. Chacune d’elle développe une puissance de 1 MW. Contrairement à de nombreux modèles d’hydroliennes fixées sur le plancher marin, la plateforme de l’O2 a la forme d’un cigare et flotte sur la surface de la mer. Elle pèse 680 tonnes et mesure 74 mètres de long.

Un projet pionnier

Orbital Marine Power estime que sa machine pourra produire, pendant au moins une quinzaine d’année, suffisamment d’électricité pour couvrir la consommation d’environ 2.000 ménages écossais. « Il s’agit d’un projet pionnier pour les énergies renouvelables » a déclaré Andrew Scott, son PDG, en ajoutant qu’une étape majeure venait d’être franchie. « Nous espérons que ce projet sera le déclencheur de l’exploitation à grande échelle des ressources marémotrices dans le monde entier et que celles-ci pourront jouer un rôle important dans la lutte contre les changements climatiques, tout en créant un nouveau secteur industriel à faible émission de carbone », a-t-il ajouté.

Pour sa part, le ministre écossais de l’énergie, Michael Matheson, a précisé que « le déploiement de l’O2 d’Orbital Marine Power, la turbine marémotrice la plus puissante au monde, est un moment de fierté pour l’Écosse et une étape importante dans notre voyage vers l’économie zéro carbone ». Avec ses ressources naturelles abondantes, son expertise et son ambition, « l’Écosse est idéalement placée pour exploiter l’énorme marché mondial de l’énergie marine », estime-t-il.

Orbital vise désormais à commercialiser sa technologie par le développement de machines encore plus puissantes.

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A propos de l’auteur - Bernard Deboyser - Bernard est ingénieur polytechnicien et consultant en énergie et mobilité durable. Passionné par les énergies renouvelables et la transition énergétique depuis plus de 30 ans il développe (bénévolement) des projets éoliens et photovoltaïques dans le cadre d’une coopérative citoyenne dont il est un des fondateurs et l’administrateur-délégué : www.hesbenergie.be

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Source : https://www.revolution-energetique.com/la-plus-puissante-hydrolienne-du-monde-est-entree-en-service/

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  • Hydroliennes - Documentation ‘connaissancedesenergies.org’

    Hydroliennes d’EDFPhoto agrandie

Mise à l’eau en mai 2016 de la deuxième hydrolienne Naval Energies/OpenHydro sur le parc démonstrateur d’EDF de Paimpol-Bréhat (©Naval Energies)

À retenir

  • Les hydroliennes sont des sortes d’éoliennes subaquatiques dont les pales sont mises en mouvement par les courants marins.
  • Elles comportent une roue à aubes ou une hélice constituée de pales montées sur un arbre dont la rotation entraîne une génératrice électrique. Leur diamètre est compris entre 10 et 20 mètres.
  • Ces hydroliennes ont vocation à être immergés à 30 à 40 mètres de profondeur dans des zones de fort courant (supérieur à 4 ou 5 nœuds).
  • En France, une hydrolienne de Sabella au large de l’île d’Ouessant produit de l’électricité et deux autres hydroliennes ont été immergées par EDF au large de Paimpol-Bréhat entre 2016 et début 2017.
    Définition et catégories

Les hydroliennes permettent de transformer l’énergie cinétique des courants marins en électricité. Les mouvements de la mer sont une source inépuisable d’énergie. Il existe trois formes principales de captation de cette énergie :

  • transformation de l’énergie cinétique des courants marins, notamment des courants de marée que l’on rencontre près des côtes, dans le cas des hydroliennes ici traité ;
  • utilisation de l’énergie potentielle liée au marnage (différence de niveau entre la pleine et la basse mer) par des usines marémotrices du type de celle de la Rance ;
  • emploi de l’énergie des vagues nées du vent à la surface des mers (dite énergie « houlomotrice »), par différents dispositifs tels que des bouées ou des colonnes oscillantes captant l’énergie par pompage puis turbinage.
    Les hydroliennes sont des sortes d’éoliennes subaquatiques. Le déplacement de l’eau par les courants marins fait tourner leurs pales. L’énergie mécanique générée est convertie en électricité par dynamo.

Fonctionnement technique ou scientifique

Conception d’une hydrolienne

Une hydrolienne comporte une roue à aubes ou une hélice constituée de pales montées sur un arbre dont la rotation (créée par le courant marin) entraîne une génératrice électrique. Certaines hydroliennes sont installées sur un mât ancré dans les fonds marins. Les opérations de maintenance en sont facilitées pour peu que la hauteur du mât soit suffisante pour le faire émerger de la surface de la mer. En contrepartie, l’ancrage de ces mâts est délicat.

L’autre façon d’installer une hydrolienne consiste à la monter sur un bâti constitué d’un tripode posé sur les fonds marins au moyen d’une barge. L’installation est simplifiée mais la maintenance nécessite la récupération complète du dispositif immergé.

Le rendement énergétique

La puissance cinétique d’un fluide traversant un disque est proportionnelle à sa surface, donc au carré de son diamètre, à la masse volumique du fluide et au cube de sa vitesse.

En pratique, la veine du fluide s’élargit au voisinage des pales de l’hydrolienne, ce qui fait chuter sa vitesse. La puissance récoltée est ainsi limitée à 60% de la puissance théorique. Il faut en outre déduire les pertes de la machine liées aux frottements et à la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique, ce qui conduit à un rendement global de 40 à 50%.

Pour une hydrolienne placée dans un courant de 2,5 m/s (soit 5 noeuds), si l’on souhaite obtenir une puissance de 1 MW, il faut une surface d’interception de l’ordre de 300 m², ce qui correspond à un diamètre de 20 mètres. Les démonstrateurs en développement sont équipés de turbines dont le diamètre est compris entre 10 et 20 mètres, ce dernier chiffre correspondant à une limite haute compte tenu des contraintes techniques de réalisation (masse de l’ensemble tournant et couples parasites dus aux turbulences de l’écoulement).

Enjeux par rapport à l’énergie

Contrairement aux vents, les courants marins sont prévisibles à long terme car le courant de marée se retourne régulièrement de façon sinusoïdale, avec des amplitudes connues, variables avec la lune. Au moment du retournement de ce courant, les hydroliennes ne produisent plus d’énergie jusqu’à ce que la force du courant atteigne de nouveau environ 2,5 nœuds (soit près de 4,6 km/h). Elles passent à pleine puissance au-delà de 4 nœuds (près de 7,4 km/h).

Les hydroliennes sont beaucoup plus petites que les éoliennes pour une même puissance.

Le bilan global annuel exprimé en heures de fonctionnement à pleine puissance est de l’ordre de 4 000 à 5 000 heures, soit de 11 à 14 heures par jour. Le facteur de charge des hydroliennes atteint donc 46 à 57%, à comparer aux 30 à 35% moyens de l’éolien offshore.

Les hydroliennes sont beaucoup plus petites que les éoliennes (dans un rapport 3 à 4) pour une même puissance du fait de la masse volumique de l’eau, environ 800 fois plus élevée que celle de l’air et ceci bien que la vitesse du courant soit 3 à 4 fois plus faible que celle du vent dans les sites sélectionnés. Toujours par rapport aux éoliennes, l’impact sur l’environnement des hydroliennes est faible car elles ont peu de signature visuelle. Elles sont silencieuses et implantées hors des zones de pêche en particulier de chalutage. A contrario, les coûts d’investissement et d’exploitation liés à l’environnement marin sont plus élevés (de l’ordre du double de ceux des éoliennes, à puissance installée égale).

L’évaluation de l’intérêt économique des hydroliennes ne pourra être établie qu’après un retour d’expérience sur une période suffisante. En particulier, il faut évaluer les coûts de maintenance consécutifs à la corrosion marine (sel, algues, coquillages), la rareté des sites compatibles avec les activités marines humaines (pêche, navigation, etc.), les contraintes environnementales.

Acteurs majeurs

Citons parmi les acteurs industriels en pointe dans cette filière la société britannique Marine Current Turbines (MCT, détenue par Siemens depuis 2012), la société irlandaise OpenHydro (détenue depuis 2013 par DCNS, devenue Naval Group (1)) et Alstom Hydro associée à la société canadienne Clean Current.

  • MCT s’appuie notamment sur le chantier naval Harland and Wolff à Belfast qui lui sert d’intégrateur. La plateforme SeaGen S(2) installée par MCT dans le loch de Strangford Lough en 2008, pèse de l’ordre de 1 000 tonnes, ce qui relève bien de la compétence d’un chantier naval. Sa maintenance est facilitée par la possibilité de sortir de l’eau l’ensemble pales/turbine qui est porté par un pilier ancré dans les fonds marins. Compte tenu de la longueur des pales de l’ordre de 10 mètres, cette plateforme doit être installée dans des fonds de 30 mètres environ, dans une zone de courants de marée importants. Les estuaires de fleuves ou des lochs irlandais ou écossais sont des sites potentiels.
  • OpenHydro/Naval Group développe un système d’hydrolienne totalement immergée en eau profonde. En France, la société a installé 2 hydroliennes (de 16 m de diamètre et de 1 MW de puissance cumulée) sur le parc démonstrateur d’EDF de Paimpol/Bréhat, en baie de Saint Brieuc (celles-ci ont été sorties de l’eau début 2017). Une ferme de 4 MW doit également être déployée dans les prochains moins dans la baie de Fundy au Canada (projet Cape Sharp(3)). Ce système est destiné à des zones de très forts courants comme on en trouve près des grands caps marins (par exemple le raz Blanchard au bout du cap de La Hague, le raz de Barfleur, la baie de Saint Brieuc ou la zone de Fromveur à Ouessant).
  • Alstom Hydro (qui a acquis la société Tidal Generation Ltd en 2013) développent des turbines à 3 pales de 1,4 MW de puissance avec un rotor de 18 m de diamètre(4).
  • la PME bretonne Sabella a immergé en juin 2015 une hydrolienne au large de l’île d’Ouessant (Finistère) qui est la seule à produire de l’électricité en France à l’heure actuelle.
    Il existe désormais de nombreux autres acteurs en Europe tels que Atlantis Resources, HydroQuest ou ScotRenewables.

Unités de mesure et chiffres clés

Les études prospectives effectuées sur le potentiel de l’énergie hydrolienne ont permis de cerner les sites favorables à l’implantation de ces équipements, qui doivent répondre aux critères suivants :

  • zones de courants de marée importants générant une puissance intéressante avec un diamètre de roue compris entre 10 et 20 mètres (courant supérieur à 4 ou 5 nœuds) ;
  • profondeur de l’ordre de 30 à 40 mètres pour limiter les difficultés d’installation et de maintenance, tout en évitant d’entraver la navigation (il faut laisser un tirant d’eau minimum de 10 mètres) ;
  • proximité des côtes pour tirer un câble sous marin de raccordement au réseau à coûts restreints.
    Selon la Commission européenne(5), le potentiel européen des énergies marines liées au courant et à la houle serait de 100 GW installés à l’horizon 2050. A cet horizon, la production associée pourrait avoisiner 260 TWh et satisfaire potentiellement les besoins électriques de 65 millions de foyers européens.

La zone méditerranéenne ne peut pas fournir d’énergie hydrolienne du fait de la faiblesse des marées, sauf au détroit de Messine. Les principales zones d’intérêt en Europe sont la Manche, la mer du Nord et la mer d’Irlande.

La France possède la deuxième ressource européenne après le Royaume-Uni, 20% de ce potentiel national (estimé à 3 GW) étant réparti entre la Bretagne et le Cotentin. Comme pour l’énergie hydraulique produite par les barrages, il s’agit d’une exploitation de niches naturelles liées à la géographie côtière.

Passé et présent

Les hydroliennes de type SeaGen, fournies par MCT, montées sur pylône sont au stade de démonstrateur avancé. Le système de 1,2 MW a été installé à Strangford Lough dès 2008 et produit près de 6 GWh par an, l’équivalent de la production annuelle d’une éolienne de 2,4 MW selon le groupe. La fiabilité de ces systèmes et leur coût d’exploitation restent toutefois encore à affiner.

En France, un appel à manifestations d’intérêt pour les fermes pilotes hydroliennes a été lancé fin 2013 (pour des parcs de 4 à 10 machines produisant un minimum de 2 500 MWh par an et par machine. Les deux projets sélectionnés seront implantés au large de Cherbourg :

  • 4 hydroliennes de 5,6 MW de puissance cumulée par Engie et Alstom ;
  • 7 hydroliennes de 14 MW de puissance cumulée par EDF et Naval Energies. Ces acteurs ont par ailleurs immergé en mai 2016 une deuxième hydrolienne sur leur parc pilote de Paimpol-Bréhat. 
    Futur

En France, le tarif de rachat de l’électricité produite par les énergies marines (hydroliennes, houlomoteur, etc.) est actuellement fixé à 150 €/MWh durant 20 ans(6), soit un montant encore significativement plus élevé que les coûts de production des sources conventionnelles. Des économies d’échelle liées au passage du stade de démonstrateur au stade industriel sont toutefois attendues.

L’évaluation comparée des potentiels de production des fermes d’hydroliennes avec celui des éoliennes offshore donne un net avantage à ces dernières, qui pourraient fournir 10 fois plus d’énergie en Europe. En effet, il est plus aisé de trouver des sites ventés toute l’année en zone côtière que des sites à forts courants de marée. Ces derniers correspondent à des singularités du rivage (estuaires, extrémités de grandes baies fermées, grands caps, etc.) C’est pourquoi les coûts respectifs de fabrication, d’installation et de maintenance seront déterminants dans les choix d’équipements. L’avantage des hydroliennes est très certainement leur impact minimum sur le paysage et l’environnement en général, limitant notamment les réactions de type Nimby.

En ce qui concerne la Royaume-Uni et la France

Le Royaume-Uni est le pays européen le plus avancé du domaine. C’est également celui qui dispose des plus importantes ressources naturelles. Le « Marine Energy Action Plan 2010 » du ministère britannique de l’énergie et du climat a l’ambition d’économiser 17 millions de tonnes de CO2 à l’horizon 2030 et 60 millions de tonnes d’ici 2050, tout en créant 16 000 emplois. Ce plan est centré sur les hydroliennes, mais comporte également un volet concernant la captation de l’énergie houlomotrice.

En France, la ministre en charge de l’énergie Ségolène Royal a annoncé en mai 2016 le lancement d’un appel d’offres pour des fermes commerciales dans l’hydrolien. Cette technologie est regardée par les grands énergéticiens (comme EDF et Engie) avec intérêt du fait de son plus faible impact sur l’environnement que l’éolien offshore. Par exemple, l’acceptation par la population locale de l’expérimentation de Paimpol/Bréhat a été obtenue sans problème majeur, alors que l’implantation d’éoliennes offshore était rejetée. Les hydroliennes sont installées en concertation avec les pêcheurs dans une zone destinée à la reproduction naturelle des espèces où la pêche est interdite.

Si le Royaume-Uni affiche une volonté de satisfaire 15 à 20% de ses besoins électriques à partir des énergies marines, le potentiel français serait plutôt de l’ordre de 10 TWh par an selon EDF, soit l’équivalent de la production annuelle d’un réacteur nucléaire de 1 500 MW.

Concrètement

C’est au Canada, dans la baie de Fundy, que l’on trouve les plus importantes marées du monde. Elles excédent 15 mètres et le courant est de 14 km/h (7,5 nœuds). Chaque marée déplace 14 milliards de tonnes d’eau toutes les 6 heures et quart entre les 6 km qui séparent les deux caps fermant la baie.

Le saviez-vous ?

Des sociétés comme HydroQuest développent également des hydroliennes fluviales installées sur des fleuves. Un de ces systèmes est notamment immergé dans la Loire à Orléans. Un appel à projets « Énergies renouvelables en mer et fermes pilotes hydroliennes fluviales » a été lancé en France fin 2015 et sera clôturé en mars 2017.

Dernière modification le 31 mai 2016

Sources / Notes

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8.
Perspectives des énergies en 2050 - Quelles énergies dans le monde
pour 2050 ? - La vision de Jacques Percebois Professeur émérite à l’Université de Montpellier (CREDEN) - Paru le 27 avril 2017

En 2050, la « transition énergétique » est terminée et l’on pense déjà à la suivante.

Les énergies fossiles représentent encore près des deux tiers du bilan énergétique primaire mondial : 26% pour le gaz naturel, 20% pour le charbon et 20% pour le pétrole. Le charbon a disparu du bilan énergétique européen mais son usage subsiste pour la production d’électricité en Chine, en Inde, aux États-Unis et dans pas mal d’autres pays, en Asie en particulier.

Le recours au vecteur électrique est partout très développé et la part des renouvelables dans le bilan électrique mondial dépasse 33% (hydraulique, solaire, éolien et biomasse), un chiffre sensiblement supérieur au poids du gaz naturel (25%). La part du nucléaire s’est stabilisée à 20% grâce aux SMR (Small Modular Reactors) ; le reste de l’électricité est produit avec du charbon, en partie du « clean coal » (22%). Dans l’Union européenne, le nucléaire a récupéré des parts de marché (30%), suite à la sortie provisoire de certains pays, et ce sont les renouvelables et le gaz naturel qui assurent le solde de la production d’électricité (40% pour les renouvelables et 30% pour le gaz). Mais les situations demeurent très contrastées selon les pays.

En France, c’est la dualité qui caractérise le monde de l’énergie en 2050 : dualité dans la façon de produire, de distribuer et de consommer l’énergie, dualité dans la façon dont cette énergie est rémunérée, dualité dans le comportement des agents face à la gestion de l’énergie.

La place des énergies fossiles s’est considérablement réduite : on n’utilise plus de charbon, la place du pétrole importé s’est effondrée (moins d’un quart du bilan énergétique) et seul le gaz naturel résiste encore (25% environ). Le poids de l’électricité s’est considérablement accru et cette électricité est produite pour deux tiers par des moyens centralisés (centrales nucléaires, hydrauliques, fermes solaires, éoliennes offshore et centrales à gaz) et pour un tiers de façon totalement décentralisée (biomasse, éolien et photovoltaïque). Il faut dire que le développement des moyens de stockage via des batteries performantes a favorisé cette promotion de l’autoproduction, donc de l’autoconsommation (photovoltaïque pour l’essentiel). L’architecture des réseaux s‘en est d’ailleurs trouvée fortement modifiée avec l’émergence de mini-réseaux à la maille locale.

L’électricité est indispensable pour faire fonctionner tous les objets « connectés », ce qui explique que sa part dans le bilan énergétique final ait augmenté (40% contre 26% en 2016). Mais tous les consommateurs ne sont pas connectés et il y a une fracture entre catégories sociales.

La part des véhicules électriques a bondi depuis que des progrès spectaculaires ont été faits dans les batteries. On trouve maintenant des véhicules totalement autonomes mais la réglementation en vigueur les a limités à des déplacements en ville. Certes, il existe des véhicules fonctionnant au gaz naturel mais leur place reste modeste et ce sont principalement des véhicules utilitaires. Les véhicules fonctionnant aux produits pétroliers sont de moins en moins nombreux, bien que de gros progrès aient été faits au niveau des émissions de gaz à effet de serre.

Mais c’est dans l’habitat que le rôle de l’électricité s’est affirmé : la domotique permet de gérer à distance toutes les fonctions des appareils utilisateurs (chauffage, sécurité, programmation optimale des équipements en fonction du prix observé sur le marché de l’électricité, etc.).

Le transport est devenu largement durable : interdiction des véhicules à essence en ville, développement des tramways, mobylettes et vélos électriques et bien évidemment véhicules électriques en libre-service. Pour le transport des marchandises, on utilise de plus en plus le train et les cours d’eau ainsi que les véhicules fonctionnant au gaz naturel. De gros efforts ont été faits dans le transport aérien pour réduire les émissions de CO2.

Le prix de l’électricité varie fortement selon la source et l’usage ; la tarification se fait « en temps réel » et on trouve des contrats à la puissance (on paie pour une puissance garantie que l’on utilise comme on veut, avec toutefois des restrictions aux heures de pointe). Le consommateur paie plus cher pour un approvisionnement garanti (électricité transportée sur le réseau interconnecté et choisie en priorité par les professionnels) et moins cher pour l’électricité produite localement mais dont la garantie d’approvisionnement est moins forte (micro et mini-réseaux). Là encore, on constate une fracture entre catégories de consommateurs : ceux qui veulent une énergie garantie et qui paient pour cela, et les autres.

Le parc électrique français est assez diversifié ; la part du nucléaire est tombée à 50% (mais cela représente 2/3 de l’électricité injectée sur le réseau interconnecté) et il s’agit de nouveaux réacteurs (EPR de faibles dimensions et surgénérateurs suite au succès du programme Astrid ; tous les réacteurs à eau pressurisée de 2e génération ont maintenant été fermés). La part de l’électricité décentralisée (autoproduction et production locale injectée sur les micro-réseaux) est forte (1/3 de la production totale d’électricité).

Les prix de l’électricité sont maintenant « dépéréqués », ce qui revient à dire que l’on paie moins cher une électricité produite localement et que le client a intérêt à se rapprocher des lieux de production. Toutes les énergies fossiles sont fortement taxées (taxe carbone de 200 euros de 2016 par tonne de CO2). Cette dépéréquation spatiale des tarifs a accentué la fracture sociale. Les consommateurs isolés, ceux des zones rurales ou montagnardes, qui n’ont pas pu opter pour l’autoproduction du moins, paient leur électricité à un prix relativement élevé du fait des coûts de réseaux supportés par de moins en moins de clients ; il en va de même pour les ménages les plus modestes qui continuent à habiter dans des immeubles mal isolés et qui sont exclus de l’autoproduction. C’est aussi la conséquence de la priorité donnée à l’autonomie régionale car la dotation en potentiel énergétique est très variable d’une partie du territoire à l’autre et les coûts d’accès à l’énergie sont de fait fort différents.

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Source : https://www.connaissancedesenergies.org/perspectives-energies-2050/jacques-percebois

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9.
En image : une hydrolienne biomimétique inspirée du mouvement des poissons - Posté le 1 juillet 2022 par Hubert blatz dans Environnement – Document diffusé par ‘techniques-ingenieur.fr’

Chaque mois, le dessinateur Hubert Blatz croque l’actualité... La jeune entreprise française Eel Energy a développé une hydrolienne biomimétique, imitant le mouvement des poissons. La production d’électricité s’effectue grâce à une membrane ondulante déclenchée par les courants marins.

https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/wp-content/uploads/2022/06/dessin_actu53_biomimetisme_mouettesW.jpg

Pour en savoir plus

Le biomimétisme : de nombreuses externalités positives

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10.
Hydrolienne : le Royaume-Uni ouvre le premier site au monde dédié au développement de l’énergie marémotrice - Marc Odilon 04 septembre 2022 - Dernière mise à jour : 4 septembre 2022

Nos voisins britanniques ont récemment inauguré une installation qui permettra, selon les responsables, de développer une « nouvelle énergie inépuisable ». En effet, l’Arrol Gibb Innovation Campus (AGIC) est un important centre de recherche sur les turbines hydroliennes.

le premier site au monde dédié au développement de l’énergie marémotricePhoto agrandie - Le premier site au monde dédié au développement de l’énergie marémotrice. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock

Les énergies marémotrices et houlomotrices font de plus en plus parler d’elles alors que le monde fait face à une importante crise énergétique. Outre la réduction des ressources fossiles disponibles, les tensions politiques et les guerres, à l’instar du conflit russo-ukrainien, ne font qu’empirer les choses. Face à cette situation, les projets de recherche sur les énergies renouvelables se multiplient, chaque pays voulant devenir indépendant dans la production de l’énergie dont sa population a besoin. C’est dans cette optique que le Royaume-Uni a ouvert le mois dernier un centre de recherche axé sur les turbines marines. L’inauguration a été faite par le ministre écossais Malcolm Offord.

Une installation ayant coûté plusieurs millions d’euros

L’Aarol Gibb Innovation Campus a vu le jour grâce à un vaste partenariat entre Babcock International, l’Université d’Édimbourg, l’Université de Strathclyde, le Fife College, le Fife Council, la Scottish Enterprise et l’agence Skills Development Scotland. L’installation se trouve dans la région de Fife, à l’est de l’Écosse. Sa construction a coûté un peu plus de 5,3 millions d’euros. Selon un porte-parole, l’AGIC permettra aux chercheurs et aux entreprises spécialisées dans les secteurs de la marine, du nucléaire et de la transition énergétique de bénéficier de conseils en matière d’innovation et de développement des compétences.

Infographie sur les hydroliennes

Infographie sur les hydroliennes. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock

Plusieurs modules

Bien étendu, le site comporte des espaces de travail et des bureaux pour les techniciens ainsi que les scientifiques. D’après le professeur Conchúr Ó Brádaigh, directeur de l’École d’ingénierie de l’Université d’Édimbourg, le nouveau campus accueillera plusieurs modules, dont l’un, baptisé FastBlade, servira pour les tests de fatigue structurelle des matériaux utilisés dans la conception des turbines hydroliennes.

Toujours selon ce haut responsable, l’avenir commercial des turbines marines est prometteur, d’autant que certaines entreprises auraient déjà réussi à concevoir des prototypes capables de fournir une puissance à l’échelle du mégawatt. Dans une interview accordée à l’Express, le professeur Conchúr Ó Brádaigh, directeur de l’école d’ingénierie de l’université d’Édimbourg, explique le potentiel de l’un des premiers modules développés par le campus.

“Il y a trois à cinq modules différents du campus que nous essayons de développer. (…) Le premier que nous sommes en train de développer est une installation d’essai appelée FastBlade, qui sera la première installation d’essai de fatigue structurelle dédiée aux pales de turbines marémotrices. (…) Au cours des dernières années, le niveau de préparation technologique du secteur de l’énergie marémotrice a énormément augmenté, aujourd’hui nous avons de nombreux partenaires commerciaux, tels qu’orbital marine power et plusieurs autres. (…) Toutes ces entreprises ont des turbines de l’ordre du mégawatt, qu’elles sont prêtes à commercialiser.” Conchúr Ó Brádaigh, professeur et directeur de l’école d’ingénierie de l’université d’Édimbourg

Un projet plus ou moins identique en France

À noter que le Royaume-Uni n’est pas le seul pays à avoir entrepris une telle démarche afin de donner un coup de pouce au développement de l’énergie produite par les fonds marins. En France, par exemple, le site de Paimpol-Bréhat a été conçu pour accueillir des tests de technologies hydroliennes. D’ailleurs, il s’agit d’une infrastructure qui bénéficie du soutien du programme européen Interreg Manche dans le cadre du projet Tiger.

Source : express.co.uk hydrolienne - Marc Odilon > « Tout ce qui touche de près ou de loin à l’High-tech me fascine »

À lire aussi : Hydrolienne : SeaQurrent invente un ’cerf-volant sous-marin’ innovant, sans danger pour la vie marine

Source : https://www.neozone.org/innovation/hydrolienne-le-royaume-uni-ouvre-le-premier-site-au-monde-dedie-au-developpement-de-lenergie-maremotrice/

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11.
L’hydrolienne biomimétique unique au monde qui produit de l’électricité sans pollution - En apprendre plus– Communiqué EEL ENERGY : Une technologie de rupture

Une ressource immense et renouvelable à l’échelle du globe

La technologie Eel Energy est applicable à tous les types de courants, les premiers développements portent sur les hydroliennes pour les courants de marées, mais des applications en courants océaniques et fluviaux sont envisagées. Cette technologie serait profitable pour de nombreux pays disposant d’une surface côtière, particulièrement en Europe de l’ouest et en France.

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Une énergie respectueuse de son environnement

  • Pas de déchets ni d’émission de CO2 en fonctionnement.
  • Pas de pollution visuelle, pas d’impact sur le littoral.
  • Plus compactes que les éoliennes (taille divisée par 10).
  • Pas de pollution sonore sous l’eau.
  • Pas d’agression de la faune.
  • Zone potentiellement navigable au-dessus des machines.
    Une énergie prédictible et fiable
  • L’énergie des courants est prédictible, quantifiable, localisée et régulière.
  • Les courants opèrent environ 20 heures par jour, soit un facteur de charge de 50% contre 25% pour les éoliennes.

Les courants de marées représentent une ressource importante

  • Les grands courants océaniques sont présents sur toute la surface du globe.
  • Les courants fluviaux, permettent une ressource pour de nombreuses zones non connectées.
    Monde : 450 TWH/AN

Europe : 105 TWH/AN

France : 10 TWH/AN

UK : 16 TWH/AN

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Ce projet est co-financé par l’Union européenne avec le fond de développement européen de développement régional (FEDER)

En apprendre plus- Une aide FEDER-Hauts de France de 950.000 € pour financer l’hydrolienne de EEL ENERGY - En apprendre plus- Les courants des marées accessibles à EEL Energy dans le monde - En apprendre plus

Source : https://www.eel-energy.fr/

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12.
Hydrolienne : SeaQurrent invente un “cerf-volant sous-marin” innovant, sans danger pour la vie marine – Marc Odilon 23 août 2022 Dernière mise à jour : 23 août 2022 – Document ‘neozone.org’

Ayant été mis au point par l’entreprise néerlandaise SeaQurrent, le TidalKite est une hydrolienne qui promet d’être efficace. Zoom sur ce générateur qui, d’après son concepteur, peut produire de l’électricité même dans les eaux à faible courant.

La société néerlandaise SeaQurrent développe un convertisseur d’énergie marémotrice durable et innovant, le TidalKite

Photo agrandie - La société néerlandaise SeaQurrent développe un convertisseur d’énergie marémotrice durable et innovant, le TidalKite. ™ Crédit photo : SeaQurrent

Ces dernières années, nombreuses sont les entreprises à s’être lancées dans le secteur de l’énergie marémotrice. Parmi elles, la start-up néerlandaise SeaQurrent a développé une turbine sous-marine connue sous le nom de TidalKite. L’année dernière, celle-ci a fait l’objet d’une démonstration à grande échelle sur le canal maritime Borndiep, à Ameland, aux Pays-Bas, et les tests ont été concluants. Actuellement, SeaQurrent et ses différents partenaires, dont le Waddenfonds, travaillent à l’élargissement de leur réseau d’électricité verte. Mais quels sont les avantages de cette technologie développée par la firme néerlandaise et comment fonctionne-t-elle ?

« Durable et innovant »

Le TidalKite a été conçu pour être ancré dans les fonds marins via un monopieu. Se comportant comme un cerf-volant, il « vole » sous l’eau à travers le courant. Ce mode de fonctionnement génère une force de traction qui entraîne un hydromoteur. Ce dernier est relié à un alternateur, convertissant ainsi l’énergie mécanique en électricité. Pour une meilleure efficacité énergétique, le convertisseur d’énergie marémotrice, qui selon son fabricant est à la fois durable et innovant, présente plusieurs rangées d’ailes placées l’une derrière l’autre. Avec une telle conception, les surfaces qui entrent en contact avec l’eau sont plus nombreuses, permettant ainsi d’accumuler une plus grande quantité d’énergie avec un seul mouvement. L’ensemble du système est géré par des logiciels intelligents.

TidalKite ’est sans danger pour la vie marine et les fonds marins’

Photo agrandie - TidalKite “est sans danger pour la vie marine et les fonds marins”. Crédit photo : SeaQurrent

Un système qui s’annonce pratique

Grâce à son rendement énergétique particulièrement élevé, le TidalKite convient aussi bien aux milieux marins soumis à de forts courants qu’aux zones plus calmes telles que les canaux et les cours d’eau naturels dans les hautes terres ainsi que les zones côtières. L’autre avantage de ce “cerf-volant sous marin” mis au point par SeaQurrent réside dans le fait qu’il peut être installé près du rivage, diminuant ainsi la longueur des câbles nécessaires pour transporter l’électricité produite vers sa destination. On soulignera aussi le fait que cette hydrolienne peut être installée sans avoir à recourir à un navire spécialisé. Idem pour les opérations de maintenance.

“Le TidalKite est un dispositif rigide, à flottabilité neutre et hydrodynamique, composé d’un cadre avec plusieurs ailes placées en tandem. Les ailes du cerf-volant capturent le flow de l’eau, accélérant le cerf-volant dans l’eau. Le cerf-volant crée une énorme force de portance qui est transférée via l’attache à la prise de force. La prise de force comprend un cylindre hydraulique et une combinaison hydro-moteur-générateur. Le cylindre hydraulique est extrait par la force de traction du cerf-volant et le liquide sous pression est détendu sur la combinaison moteur hydraulique-générateur, qui produit de l’électricité propre. L’électricité est transportée vers le réseau par un câble d’exportation sous-marin.” SeaQurrent

Une énergie pour plusieurs centaines de ménages

Comme nous l’avons toujours souligné, l’énergie marémotrice se distingue des autres formes d’énergie renouvelable telles que l’éolien et le photovoltaïque par le fait qu’elle est totalement prévisible grâce aux marées, dont l’intensité varie en fonction de la position de la Lune par rapport à la Terre. Dans le cas du TidalKite, les ingénieurs ont également veillé à ce que cette hydrolienne capable d’alimenter jusqu’à 700 foyers en électricité verte ne dégrade pas le paysage.

L’immerger complètement sous l’eau était pour cela la solution optimale. Enfin, sachez que les observations effectuées sur le site d’essai dans la mer des Wadden, par l’université de Groningue et des écologistes, n’ont révélé aucun impact négatif sur la vie marine. À noter que SeaQurrent prévoit une commercialisation à grande échelle de sa turbine.

Source : nweurope.eu hydrolienne - Marc Odilon « Tout ce qui touche de près ou de loin à l’High-tech me fascine ! »

À lire aussi : 3 innovations et inventions fascinantes pour produire sa propre électricité à la maison et vivre en autonomie

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Source : https://www.neozone.org/innovation/hydrolienne-seaqurrent-invente-un-cerf-volant-sous-marin-innovant-sans-danger-pour-la-vie-marine/

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13.Bas du formulaire

Comment alimenter en énergie des villages isolés d’Afrique ? - Publié le 06/09/2022 à 05:05 - - Cet article ‘Midi Libre’ est réservé aux abonnés

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14.
Flowatt, la plus puissante ferme hydrolienne au monde sera française - Par Loïc Chauveau le 18.06.2022 à 22h00 - Hydroquest – Diffusion ‘sciencesetavenir.fr’

Au Raz Blanchard, à la pointe du Cotentin, les travaux de construction d’une ferme pilote d’hydroliennes sera la plus puissante au monde. Une ultime validation pour une exploitation des courants qui voit s’affronter plusieurs solutions techniques.

l’hydrolienne Hydroquest

Illustration - L’hydrolienne Hydroquest.

[Addenda - Le jusant, ou reflux et de manière désuète ou dialectale ebbe, est un terme maritime qualifiant la période pendant laquelle la marée est descendante. Source ].

Jusant. Le Raz Blanchard, c’est cette portion de mer située entre la pointe de La Hague à l’extrémité nord-ouest de la presqu’île du Cotentin, et l’île anglo-normande d’Aurigny. La configuration de la côte y provoque des courants de marées parmi les plus puissants au monde. Aux équinoxes, le flot et le jusant - le flux et le reflux - peuvent atteindre la vitesse de 12 mètres par seconde ! C’est cette puissance que veulent exploiter les partisans de l’énergie des courants. ’En France, avec le courant du Fromveur à Ouessant à la pointe bretonne, le potentiel d’énergie est de 4 GW et la production annuelle est estimée entre 11 et 13 TéraWatts/heure (TWh) soit l’équivalent d’un EPR, mais 3GW se trouvent ici au Raz Blanchard’ se réjouit Thomas Jaquier, le jeune président de la société Hydroquest qui supporte avec le producteur indépendant d’énergie renouvelable Qair l’opération baptisée Flowatt.

Les choix techniques sont radicalement différents des éoliennes traditionnelles. Les machines sont équipées de deux axes verticaux ne tournant pas dans le même sens. Les rotors tournent lentement à 10 tours par minute ce qui les rend inoffensifs pour les poissons. La ferme comprendra 7 machines de 16 mètres de hauteur et de 26 mètres de diamètre pour un poids total de 200 tonnes. Elles seront construites à Cherbourg par le constructeur de bateaux ’Construction mécanique de Normandie’.

Chaque machine développe une puissance de 2,5 MégaWatts (MW) et le départ de la production est prévu pour 2025. 40 millions de kWh devraient être générés tous les ans, soit la consommation de 20.000 foyers. Vérification faite, un tel ensemble n’existe nulle part ailleurs au monde. L’ADEME y consacre une part de ses financements dédiés à la transition énergétique via les programmes d’investissements d’avenir (PIA).

Un faible impact environnemental

Rotor. C’est que l’idée ne manque pas d’atouts. La production est régulière et surtout prédictible puisque dépendante d’un coefficient des marées bien connu, et longtemps à l’avance. Mais elle bénéficie également d’un faible impact environnemental.

Sciences et Avenir, l’actualité des sciences

Sciences et Avenir — Wikipédia

Source : https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/developpement-durable/flowatt-la-plus-puissante-ferme-hydrolienne-au-monde-sera-francaise_164238

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15.
Grande première : cette hydrolienne est parvenue à exploiter les plus puissantes marées du monde – Par Bernard Deboyser - 20 Mai 2022 – Document ‘revolution-energetique.com’

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La mythique baie de Fundy qui sépare les provinces canadiennes de Nouvelle-Ecosse et du Nouveau-Brunswick est le siège des plus puissantes marées du globe. Jusqu’il y a peu, tous les projets visant à les exploiter pour fournir de l’énergie avaient échoué. Mais aujourd’hui, l’entreprise écossaise ‘Sustainable Marine’ annonce l’injection dans le réseau électrique des premiers électrons produits par une hydrolienne flottante installée dans la baie.

La baie de Fundy est un bras de mer situé sur la côte atlantique du Canada, à l’extrémité nord du golfe du Maine, entre les provinces du Nouveau-Brunswick et de Nouvelle-Écosse. Elle a la forme d’un entonnoir de 80 à 100 km de largeur à l’entrée, se terminant en deux étroits prolongements : la baie de Chignectou et le bassin de Minas (ou bassin des Mines). Celui-ci est le siège des marées les plus extrêmes du monde, affichant un marnage
[1] moyen de 16,8 m, pour « seulement » 8 mètres dans la baie du Mont-Saint-Michel, où l’on dit que la marée monte « à la vitesse d’un cheval au galop ».

L’équivalent de mille grandes éoliennes offshore

L’énorme ressource marémotrice de la baie de Fundy – qui avec 115 milliards de tonnes d’eau entrant et sortant deux fois par jour contiendrait plus de quatre fois le débit combiné de toutes les fleuves de la planète – permettrait, selon les estimations, d’en extraire environ 7 gigawatts (GW) d’énergie, l’équivalent, en puissance, de mille grandes éoliennes offshore.

Le Canada avait caressé le projet de fermer la baie par un barrage et d’y construire une usine marémotrice, à l’image de celle qui est située à l’embouchure de la Rance, en Bretagne. Mais les Canadiens ont observé les impacts environnementaux engendrés par un barrage similaire construit dans l’embouchure de l’Annapolis, une rivière de la Nouvelle-Ecosse qui se jette dans la baie de Fundy : érosion des berges, ensablement de la rivière, rétention de métaux lourds et de pesticides par le barrage, blocage imposé à la faune aquatique et effets sur la flore vivant dans la zone inter-marée.

Partout dans le monde, les projets de grandes centrales marémotrices qui imposeraient la fermeture de larges baies sont, les uns après les autres, remisés aux oubliettes. En cause, les problèmes rencontrés dans l’Annapolis et dans une moindre mesure dans la Rance, en Bretagne. Mais aussi la crainte d’une amplification probable des marées due à la restriction des courants que provoque le barrage. Dans la baie de Fundy, ce phénomène pourrait causer des inondations jusque sur la côte du Maine, aux Etats-Unis.

Hydroliennes flottantes

Aujourd’hui une autre technique d’exploitation de l’énergie des marées, et plus généralement des courants marins, semble plus prometteuse : les hydroliennes. Il s’agit de turbines dont les pales transforment les courants en électricité de la même manière qu’une éolienne génère de l’énergie grâce au vent. Les premières hydroliennes ont d’abord été ancrées au fond de la mer.

Dans la baie de Fundy, un essai a été tenté en 2009 lorsqu’une hydrolienne fut placée sur le plancher marin, à l’entrée du bassin de Minas. Elle a toutefois été rapidement mise en pièces par les courants rapides qui, à cet endroit, peuvent dépasser les 10 nœuds (18 km/h).

Mais une technologie alternative est apparue récemment : celle des hydroliennes flottantes. C’est la solution qu’a notamment adopté la startup écossaise Orbital Marine Power dont le modèle O2 de 2 MW, en service au large des Orcades, à 16 km des côtes de l’Ecosse, est actuellement l’hydrolienne la plus puissante du monde.

La pointe de l’Iceberg

Il y a évidemment une différence énorme entre les 0,42 MW de cette hydrolienne et la capacité qui serait nécessaire pour éliminer le charbon. Mais l’intérêt du concept de Sustainable Marine réside dans la possibilité d’accoupler plusieurs plateformes et de construire ainsi une centrale plus puissante.

L’hydrolienne qui se trouve actuellement à Grand Passage va subir une série de tests pour valider la technologie. Elle remontera ensuite vers le nord, dans le bassin de Midas, là où le courant de marée est le plus puissant. Elle y sera raccordée à deux autres plateformes identiques pour générer une capacité de 1,26 MW. « Mais ce n’est là que la pointe de l’iceberg » précise Jason Hayman qui prévoit que des centrales flottantes de ce type, disséminées le long des côtes de la baie pourront produire à l’avenir des centaines de mégawatts.

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[1] Le marnage est la différence de niveau entre la marée haute et la marée basse.

A propos de l’auteur - Bernard Deboyser - Bernard est ingénieur polytechnicien et consultant en énergie et mobilité durable. Passionné par les énergies renouvelables et la transition énergétique depuis plus de 30 ans il développe (bénévolement) des projets éoliens et photovoltaïques dans le cadre d’une coopérative citoyenne dont il est un des fondateurs et l’administrateur-délégué : www.hesbenergie.be

Révolution Energétique

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Source : https://www.revolution-energetique.com/grande-premiere-cette-hydrolienne-est-parvenue-a-exploiter-les-plus-puissantes-marees-du-monde/

Addenda - Marnage (marée) - Ne doit pas être confondu avec hauteur d’eau.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/12/Tidal_Range.jpg/220px-Tidal_Range.jpg

La hauteur de marée (tidal range) entre le niveau de la pleine mer (high tide) et celui de la basse mer (low tide).

Le marnage est la « différence de niveau entre la marée haute et la marée basse d’une marée »1. Il est parfois appelé hauteur de marée (terme parfois également utilisé pour la hauteur d’eau) ou amplitude de marée (l’amplitude de marée est tantôt assimilée au terme anglais tidal range désignant le marnage2, tantôt assimilée au terme tide amplitude désignant le demi-marnage (différence de hauteur d’eau à pleine mer ou à basse mer avec celle de la mi-marée)3), est, pour un jour donné et dans un intervalle pleine mer - basse mer, la différence de hauteur d’eau entre le niveau de la pleine mer et celui de la basse mer qui la suit ou la précède immédiatement. Le marnage varie continuellement. La zone alternativement couverte et découverte par la mer, limitée par ces deux niveaux lorsqu’ils sont à leur maximum, est appelée l’estran, zone de marnage, « zone de balancement des marées » ou l’anglicisme zone intertidale… » - Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Marnage_(mar%C3%A9e)

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16.
Plate-forme flottante, turbines océaniques… Deux pilotes d’hydroliennes pour redynamiser la filière énergies marines - Article complet Réservé aux abonnés - Nathan Mann -18 Juillet 2022 \ 12h30 – Document ‘usinenouvelle.com’ - Pour lire l’intégralité de cet article, testez gratuitement L’Usine Nouvelle - édition Abonné --[https://www.usinenouvelle.com/editorial/plateforme-flottante-turbines-oceaniques-deux-pilotes-d-hydroliennes-pour-redynamiser-la-filiere-energies-marines.N2026882]-[page_article]-[a]]Transition écologique et énergétique

Sustainable Marine au Canada, IHI au Japon… Alors que la production électrique hydrolienne gagne en maturité mais peine encore à décoller, des technologies innovantes visent à capter davantage d’énergie dans les courants marins malgré leur diversité. Dans la ligne de mire : les marées les plus puissantes et les grandes boucles thermohalines.

Plateforme flottante, turbines océaniques… Deux pilotes d’hydroliennes pour redynamiser la filière énergies marinesPhoto agrandie - © Sustainable Marine Energy

Capable de sortir ses six turbines de l’eau, la plateforme de ‘Sustainable Marine Energy’ se déplace facilement. Une bonne nouvelle pour les coûts d’installation et de maintenance.

L’hydrolien parviendra-t-il à surmonter ses mauvais souvenirs ? Depuis juin, une plateforme flottante de l’entreprise écossaise Sustainable Marine produit et commercialise de l’électricité tirée de la baie de Fundy, au Canada. Les marées de ce gigantesque bras de mer, situé entre les provinces de Nouvelle-Écosse et du Nouveau-Brunswick, sont aussi connues que redoutées du secteur. Ultra-puissantes, elles ont eu raison à deux reprises des hydroliennes de l’entreprise irlandaise OpenHydro. En 2008 puis en 2018… Deux échecs – la dernière rouille toujours au fond de la baie –, qui ont participé à convaincre le géant français Naval Group, qui avait racheté OpenHydro et sa technologie en 2013, de se désengager du secteur en 2018 et de fermer son usine d’hydroliennes de Cherbourg... pourtant ouverte un mois et demi auparavant ! Démontrer sa fiabilité dans cette zone agitée est tout l’enjeu pour Sustainable Marine, qui a pour l’instant positionné son hydrolienne dans une zone relativement abritée et doit désormais faire ses preuves dans le bassin de Minas, la zone la plus tumultueuse de la baie…

L’issue positive n’est pas garantie. Mais elle prouve que l’idée d’immerger de gigantesques moulins à eau pour tirer parti de la force continue et prévisible des courants océaniques et des marées n’a pas perdu tout son attrait. Que ce soit du point de vue de la sécurité énergétique, du climat, ou de l’impact visuel. Récemment, les turbines pilotes de deux firmes – Sustainable Marine au Canada, IHI au Japon – ont fait connaître leurs résultats prometteurs, avec l’ambition de participer à redynamiser l’hydrolien. Alors que le secteur reste limité par ses faibles gisements (estimés entre 75 et 120 GW dans le monde pour 5 GW maximum en France) et la rigueur des conditions marines, l’un des enjeux est de multiplier les profils de courants exploitables.

Eoliennes flottantes pour courants puissants [...]

Lire l’article complet à partir d’ici > https://www.usinenouvelle.com/editorial/plateforme-flottante-turbines-oceaniques-deux-pilotes-d-hydroliennes-pour-redynamiser-la-filiere-energies-marines.N2026882

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Collecte de documents et agencement, traduction, [compléments] et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 22/09/2022

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

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