L’énergie marémotrice : comment ça marche et exemples de projets d’énergie marémotrice
La plupart des économies connaissant une expansion rapide, la demande d’électricité devrait augmenter de manière significative. Bien que la plupart des économies aient investi dans les combustibles fossiles, les sources renouvelables et durables offrent de grandes possibilités d’obtenir une électricité bon marché et fiable. L’énergie marémotrice est l’une des ressources énergétiques qui se classe parmi les principales sources renouvelables et durables.
L’énergie marémotrice est une forme d’énergie renouvelable obtenue grâce à l’alternance du niveau de la mer. L’énergie cinétique de la montée et de la descente naturelles des marées est exploitée et convertie en électricité. Les marées sont causées par les forces gravitationnelles combinées de la lune, du soleil et de la terre. Cependant, c’est la lune qui influence le plus les marées. La force gravitationnelle de la lune est si forte qu’elle fait gonfler l’océan. Les marées hautes et basses créent des courants de marée, qui sont essentiels à la production de ce type d’énergie, surtout présente dans les zones côtières.
L’énergie marémotrice est considérée comme une ressource énergétique renouvelable, car les océans et les mers subsisteront jusqu’à la fin des temps et les marées sont hautement prévisibles.
Les usines de production d’énergie marémotrice sont le plus souvent installées le long des côtes, bien que les usines en mer soient de plus en plus populaires. Les côtes sont privilégiées parce qu’elles reçoivent chaque jour deux marées hautes et deux marées basses. Pour produire de l’électricité, la disparité des niveaux d’eau doit être d’au moins 5 mètres.
L’énergie marémotrice a un grand potentiel pour l’avenir car les marées peuvent être prédites avec beaucoup plus de précision que le vent ou le soleil et en raison de la taille massive des océans. Bien qu’elle soit disponible en abondance, il n’est pas facile d’en exploiter l’énergie. Elle nécessite des investissements considérables et limite la disponibilité des sites où elle peut être exploitée.
Comment l’énergie marémotrice est-elle convertie en électricité ?
L’énergie marémotrice est convertie en électricité grâce à trois technologies marémotrices principales :
1. Turbines marémotrices
Les turbines marémotrices utilisent la même technologie que les éoliennes. La seule différence est que les pales des turbines marémotrices sont beaucoup plus solides et plus courtes. La meilleure façon de comparer les turbines marémotrices est donc de parler d’éoliennes sous-marines. Idéalement, les courants d’eau font tourner la turbine. La turbine est reliée à un générateur par un arbre. Ainsi, lorsque la turbine tourne, l’arbre tourne également.
La rotation de l’arbre active un générateur qui produit de l’électricité. Le coût initial de la mise en place de ce système de courant de marée est assez élevé, sans parler de la difficulté d’entretien. Cependant, ce système reste une alternative moins coûteuse et n’entraîne pas de dégradation de l’environnement par rapport à d’autres technologies marémotrices.
2. Barrages à marée
Les barrages marémoteurs sont les technologies les plus efficaces en matière d’énergie marémotrice. Ils ressemblent aux barrages utilisés dans les centrales hydroélectriques. La différence est qu’ils sont beaucoup plus grands puisqu’ils sont construits en travers d’une baie ou d’un estuaire. Pour que le barrage puisse produire de l’énergie, l’amplitude de la marée, c’est-à-dire la différence entre la marée basse et la marée haute, doit être supérieure à 5 mètres.
Lorsque la marée pénètre dans le système, l’océan ou l’eau de mer s’écoule dans le bassin via le barrage. Lorsque les marées se calment, les vannes du système se ferment, retenant l’eau dans l’estuaire ou le bassin. Lorsque les marées commencent à remonter, les vannes du barrage, constituées de turbines, s’ouvrent et l’eau commence à s’écouler, frappant les turbines, qui finissent par tourner pour produire de l’énergie. La construction de barrages marémoteurs implique des coûts d’investissement initiaux élevés et a des effets dévastateurs sur l’environnement local.
3. Lagunes à marée
Cette technologie présente de nombreux points communs avec les barrages à marée. Elle n’implique pas de gros investissements initiaux et elle est respectueuse de l’environnement. Un lagon à marée est une centrale électrique séparée du reste de l’océan ou de la mer. Son fonctionnement est similaire à celui d’un barrage à marée, puisque lorsque la marée monte, le lagon se remplit complètement. Lorsque la marée descend, l’eau peut s’écouler par une ouverture constituée de turbines. L’écoulement de l’eau fait tourner la turbine, ce qui génère de l’énergie.
Avantages de l’énergie marémotrice
En prenant le temps d’analyser de manière critique les avantages et les inconvénients de l’énergie marémotrice, vous pourrez vous faire une idée précise de la durabilité de cette ressource énergétique. Voici un aperçu des avantages et des inconvénients de l’énergie marémotrice.
1. Elle est respectueuse de l’environnement
Le fait que les technologies de l’énergie marémotrice soient installées sur les côtes et en mer les rend bonnes pour l’environnement, puisque les terres ne seront pas touchées. En outre, l’énergie marémotrice est une source d’énergie propre, c’est-à-dire qu’elle ne libère pas de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
2. C’est une source d’énergie renouvelable
Les marées exploitées pour produire de l’énergie marémotrice résultent de l’attraction gravitationnelle combinée du soleil, de la lune et de la terre, associée à la rotation de la planète autour de son axe. Il s’agit d’un processus naturel qui se produit tous les jours. Cela signifie que les marées continueront à se produire et que la production d’énergie marémotrice se poursuivra jusqu’à la fin des temps.
3. C’est très prévisible
Le développement des marées est un cycle bien compris. Il est donc beaucoup plus facile de développer des systèmes d’énergie marémotrice aux dimensions adéquates. Pourquoi ? Parce que le niveau de puissance auquel le système sera exposé est déjà déterminé. C’est pourquoi la capacité de l’équipement installé et la taille physique totale ne sont absolument pas limitées en termes de production d’énergie, même si les générateurs de courant et les turbines marémotrices utilisés ressemblent à ceux des éoliennes.
4. Un coût compétitif
Les technologies de l’énergie marémotrice, une fois construites, ont le potentiel de produire de l’électricité pendant de nombreuses années, ce qui signifie qu’elles sont durables. Bien que les coûts initiaux de mise en place d’une centrale marémotrice soient relativement élevés, le retour sur investissement se fera à long terme. Le barrage de La Rance, qui produit toujours de l’électricité depuis 1966, en est un exemple typique.
5. Réduire la dépendance excessive à l’égard des combustibles fossiles
Les sources d’énergie fossiles telles que le pétrole, le charbon et le gaz naturel émettent des gaz à effet de serre qui entraînent un changement climatique et un réchauffement de la planète. L’énergie marémotrice offre une alternative écologique et renouvelable pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
6. Un sentiment de protection
Les barrages et les digues utilisés pour exploiter l’énergie marémotrice en vue de produire de l’électricité pourraient isoler les zones côtières et les ports des marées violentes et dangereuses en cas de mauvais temps et de tempêtes.
7. l’énergie marémotrice est plus efficace que l’énergie éolienne, même à faible vitesse
Les courants marins ont la capacité de produire plus d’énergie que les courants aériens car l’eau des océans est 832 fois plus dense que l’air. Cela signifie que les courants marins exercent une plus grande force sur les turbines pour générer plus d’énergie.
Inconvénients de l’énergie marémotrice
1. Coûts d’investissement initiaux élevés
Les technologies de l’énergie marémotrice sont très récentes. Cela signifie que les coûts d’infrastructure sont relativement élevés à l’heure actuelle. Les experts prévoient également que l’énergie marémotrice ne commencera à être commercialement avantageuse qu’en 2020, grâce à l’amélioration des technologies innovantes.
2. Elle n’est pas totalement respectueuse de l’environnement
On pense que les systèmes de production d’énergie marémotrice ont un certain impact sur l’environnement, mais celui-ci n’a pas été quantifié. En outre, ces usines marémotrices produisent de l’électricité à l’aide de barrages de marée qui dépendent de la manipulation du niveau de la mer. Cela signifie qu’elles ont les mêmes impacts environnementaux que les barrages hydroélectriques.
3. Problèmes d’efficacité
La production d’électricité marémotrice dépend entièrement des marées, qui se produisent deux fois par jour. Cela signifie que lorsque les marées ne se produisent pas, il n’y a pas de production d’énergie, ce qui explique les coûts supplémentaires liés à la mise en place de systèmes de stockage de l’énergie.
4. L’énergie marémotrice nécessite une longue période de gestation
Les centrales marémotrices ont besoin de beaucoup de temps pour pouvoir produire de l’électricité de manière efficace. Cet aspect, combiné au coût de l’installation, peut être insoutenable. Le barrage de Severn, au Royaume-Uni, est un exemple typique d’usine marémotrice qui a été fermée en raison de dépassements de délais et de coûts.
5. Impact sur la vie marine
La plus grande crainte des développeurs de systèmes d’énergie marémotrice est l’impact que les usines et les turbines auront sur l’écosystème marin environnant. La rotation des turbines et les vibrations de l’usine marémotrice pourraient interrompre de manière significative l’écosystème marin et inhiber le mouvement naturel de la vie marine.
Bien que la technologie de l’énergie marémotrice en soit encore à ses débuts, les graves conséquences des combustibles fossiles et la crainte de les voir s’épuiser un jour signifient que beaucoup de temps et de ressources seront consacrés à la production d’énergie marémotrice. Même si d’autres sources d’énergie renouvelables et écologiques telles que le soleil, le vent et la géothermie ont une longueur d’avance, l’énergie marémotrice rattrape rapidement le peloton. L’énergie marémotrice est considérée comme le prochain grand projet, une fois que sa technologie sera nettement améliorée.
Exemples de projets d’énergie marémotrice
1. Centrale marémotrice de LaRance, France
Capacité : 240 MW
Le premier barrage marémoteur au monde, en Bretagne, construit entre 1961 et 1966, a été le plus grand générateur d’énergie marémotrice au monde jusqu’en 2011, date à laquelle il a été dépassé par le lac Sihwa en Corée du Sud. Actuellement, il s’agit de la plus ancienne et de la deuxième plus grande usine d’énergie marémotrice renouvelable au monde, exploitée par Électricité de France (EDF), qui a une capacité de production annuelle de 540 GWh.
La superficie du bassin couvert par l’usine est de 22 km2. Il a fallu trois ans pour construire un barrage de 145,1 m de long avec six vannes à roue fixe et une digue de 163,6 m de long, pour un coût de 81 millions de livres sterling. L’électricité est produite par 24 turbines à bulbe réversibles d’une capacité nominale de 10 MW chacune.
Le site de l’usine bénéficie d’un marnage moyen de 8,2 m, le plus important de France. L’électricité est injectée dans le réseau national de transport d’électricité de 225 kV, ce qui permet de répondre aux besoins d’environ 130 000 ménages chaque année.
2. Centrale marémotrice du lac Sihwa, Corée du Sud
Capacité : 254 MW
La centrale marémotrice du lac Sihwa, en Corée du Sud, est la plus grande centrale marémotrice au monde, avec une capacité installée de 254 MW. Le projet, qui appartient à la Korea Water Resources Corporation, a été inauguré en août 2011. Situé à environ 60 kilomètres au sud-ouest de Séoul, le projet utilise une digue de 12,5 km de long mise en place en 1994 pour le contrôle des inondations et l’agriculture.
Daewoo Engineering & Construction a été l’entrepreneur en ingénierie, approvisionnement et construction (EPC) de ce projet d’énergie marémotrice de 355,1 millions de dollars, construit entre 2003 et 2010. La capacité de production annuelle de l’installation est de 552,7 GWh. L’énergie est générée par les flux de marée dans le bassin de 30 km2 grâce à dix turbines à bulbe submergées de 25,4 MW. Huit vannes de type ponceau sont utilisées pour évacuer l’eau du barrage.
Sa construction a duré sept ans et a coûté l’équivalent d’environ 1 million de dollars par MW, mais elle a permis à la Corée du Sud de réduire ses émissions de CO2 de plus de 300 000 tonnes par an, tout en économisant sur les coûts du pétrole.
3. Centrale électrique d’Annapolis Royal, Canada
Capacité : 20 MW
La centrale d’Annapolis Royal est la seule centrale marémotrice d’Amérique du Nord à ce jour. Elle est située dans le bassin d’Annapolis, un sous-bassin de la baie de Fundy au Canada. Sa capacité installée est de 20 MW, ce qui en fait la troisième plus grande centrale marémotrice en activité au monde. Elle produit 50 GWh d’électricité par an, ce qui permet d’alimenter plus de 4 000 foyers.
4. Projet d’énergie marémotrice MeyGen, Écosse
Capacité : 398 MW
Le projet d’énergie marémotrice MeyGen, situé dans le détroit intérieur du Pentland Firth au large de la côte nord de Caithness, en Écosse, est actuellement le plus grand projet d’énergie marémotrice sous-marine en cours de développement.
En avril 2018, la société mondiale de production d’électricité Atlantis Resources a achevé la construction de la phase 1A du projet. La première phase du projet utilise quatre turbines de 1,5 MW avec des rotors de 16 m de diamètre immergés dans le fond marin. La phase 1B prévoit l’installation de quatre turbines supplémentaires de 1,5 MW, tandis que la phase 1C ajoutera 49 turbines supplémentaires pour une capacité totale de 73,5 MW. Les phases 2 et 3 du projet MeyGen porteront la capacité totale à 398 MW, la pleine exploitation étant prévue pour 2021.
Le projet est détenu et géré par Tidal Power Scotland Limited et Scottish Enterprise. Le projet a bénéficié d’une subvention du gouvernement écossais de 1,5 million de livres sterling en 2020.
5. Centrale marémotrice de Jiangxia, Chine
Capacité : 3,2 MW
Il s’agit de la quatrième plus grande centrale marémotrice au monde, située à Wuyantou, dans la ville de Wenling, dans la province de Zhejiang, en Chine, et de la seule centrale marémotrice en Chine. La capacité installée actuelle est de 3 200 kW et produit jusqu’à 6,5 GWh d’électricité par an.
La centrale alimente la demande en énergie de petits villages situés à une distance de 20 km grâce à une ligne de transmission de 35 kV. L’amplitude maximale de la marée dans l’estuaire est de 8,39 m (27,5 pieds). Il s’agit aujourd’hui d’un site historique et culturel national majeur du Zhejiang.
6. Lagon de marée de la baie de Swansea, sud-ouest du Pays de Galles, Royaume-Uni
Capacité : 320 MW
Le projet Swansea Bay Tidal Lagoon, qui doit être construit dans la baie de Swansea au Royaume-Uni, est le plus grand projet d’énergie marémotrice au monde et deviendra le troisième plus grand projet d’énergie marémotrice au monde une fois achevé. Le projet a fait l’objet d’un décret d’autorisation de développement en 2015 et le coût d’investissement du promoteur est estimé à 1,3 milliard de livres sterling.
Il comprendra 16 turbines hydroélectriques, un mur brise-lames de 9,5 km et produira de l’électricité pour 155 000 foyers pendant les 120 prochaines années. Ses principaux partenaires de livraison sont Atkins, General Electric, Andritz Hydro, Laing O’Rourke et Alun Griffiths Ltd.
Le Swansea Bay Tidal Lagoon est déjà connu dans le monde entier. Le projet a été présenté à des publics du monde entier, notamment aux ministres de l’énergie de l’Union européenne et à la COP21, la conférence sur le climat qui s’est tenue à Paris en 2015.
7. Projet d’usine marémotrice de Penzhin, Russie
Capacité : 87 GW
Le projet d’usine marémotrice de Penzhin est un ensemble de propositions pour la construction d’une usine marémotrice dans la baie de Penzhin. La baie de Penzhin connaît l’une des marées les plus fortes au monde, et plusieurs propositions de centrales ont été faites. L’une des variantes proposées prévoit une capacité installée de 87 GW et une production annuelle de 200 TWh d’électricité, pour un coût d’environ 200 milliards de livres sterling.
