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RÉSUMÉ
Les océans du globe recèlent maintes sources d'énergie renouvelable, aujourd'hui quasiment inexploitées. Il existe de nombreuses technologies de récupération de l'énergie des vagues, présentées avec les moyens d'essais associés. L'ordre de grandeur de la ressource est présenté à l'échelle du globe et pour la façade Atlantique de la France métropolitaine. Ensuite, on présente les différents principes de récupération, les nouvelles tendances ainsi que quelques éléments de rendement et d'analyse technico-économique. Enfin, on expose les moyens d'essais que le développement d'un système houlomoteur nécessite de mettre en oeuvre.
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Aurélien BABARIT : Ingénieur de recherche au laboratoire LHEEA (CNRS UMR6598) de l'École centrale de Nantes
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Hakim MOUSLIM : Ingénieur de recherche au laboratoire LHEEA (CNRS UMR6598) de l'École centrale de Nantes
INTRODUCTION
Les océans du globe recèlent maintes sources d'énergie renouvelable, aujourd'hui quasiment inexploitées. Ce sont :
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l'énergie marémotrice, bien connue en France avec l'exemple de l'usine marémotrice de la Rance ;
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l'énergie des courants avec les hydroliennes ;
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l'éolien offshore (énergie du vent en mer) en grande profondeur, où il est nécessaire de concevoir des fondations flottantes innovantes ;
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l'énergie thermique des mers, dans les zones tropicales, où on exploite la différence de température entre les eaux chaudes de surface, et les eaux froides des grandes profondeurs (1 000 à 2 000 m) ;
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l'énergie des gradients de salinité, à l'embouchure des fleuves où on exploite la différence de salinité entre l'eau douce et l'eau de mer grâce à la pression osmotique ;
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et enfin l'énergie des vagues, ces vagues qui animent la surface des océans. C'est la récupération de cette dernière forme d'énergie marine qui fait l'objet de cet article.
À l'échelle du globe, l'estimation du potentiel techniquement exploitable pour la ressource « énergie des vagues » est d'environ 30 000 TWh/an (1 TWh = 1 milliard de kWh). En rapprochant ce chiffre de la consommation énergétique mondiale en 2008, de l'ordre de 100 000 TWh, on se rend compte que l'énergie des vagues n'est pas l'unique solution définitive à la crise énergétique, mais qu'elle peut représenter une contribution non négligeable.
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5. Conclusion
La large couverture océanique de la Terre est un réel atout pour la ressource houlomotrice. Le potentiel techniquement exploitable atteint 30 % de la consommation énergétique mondiale (base de 2008, consommation énergétique mondiale de 100 000 TWh/an). De nombreuses zones côtières et hauturières concentrent cette énergie dont l'extraction fait appel à plusieurs types de technologies. Trois familles couvrant la majorité des principes de récupération de l'énergie des vagues sont répertoriées : les colonnes d'eau oscillantes, les systèmes à déferlement et les flotteurs actionnés par la houle.
De nouvelles tendances technologiques de rupture sont apparues récemment. Va-t-on réussir le pari de la récupération optimale de l'énergie avec des nouveaux matériaux comme les polymères électro-actifs ? Peut-on avantager les rendements avec plus de degrés de liberté ? Les développeurs et les centres de recherche sont sérieusement impliqués dans cette recherche amont de solutions qui pourraient créer la rupture par rapport aux technologies conventionnelles présentées précédemment.
Les étapes de sélection des systèmes de récupération de l'énergie des vagues par leur rendement ont comme indicateur commun la largeur de capture. Ce ratio entre la puissance développée et la puissance de la ressource brute est une mesure du rendement du système. Les rendements hydrodynamiques des technologies varient selon leur principe de production mais aussi les dimensions des éléments mécaniques. Les performances des technologies sont variables selon les caractéristiques propres aux systèmes mais aussi selon les sites d'exploitation et les états de mers rencontrés. Un critère d'optimisation basé sur le coût de kWh reste commun à tous les projets si une rentabilité économique veut être trouvée.
À ce jour, on trouve une variété de technologies ayant suivi un développement échelonné jusqu'à une mise à l'eau et une installation en conditions opérationnelles. Le passage au banc d'essais est le moyen définitif de qualification d'une technologie houlomotrice. Outre les mesures réalisées in situ à l'aide d'instrumentation océanographique adaptée, les sites d'expérimentations peuvent raccorder les technologies au réseau pour un fonctionnement fidèle à un parc en exploitation. Plusieurs sites ont vu...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - F. de O. FALCAO (A.) - Wave energy utilization : a review of technologies. - Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(3), p. 889-918 (2009).
-
(2) - BABARIT (A.), HALS (J.) - On the maximum and actual capture width ratio of wave energy converters. - In Proc. Of the 9th European Wave and Tidal Energy Conference, Southampton, UK, 5-9 sept. 2011.
-
(3) - BABARIT (A.), HALS (J.), MULIAWAN (M. J.), KURNIAWAN (A.), MOAN (T.), KROKSTAD (J.) - Numerical benchmarking study of a selection of wave energy converters. - Renewable Energy, 41, p. 44-63 (2012).
-
(4) - MULTON (B.) - Énergie thermique, houlogénération et technologies de conversion et de transport des énergies marines renouvelables, - Éditions Hermès (2012).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
European Wave and Tidal Energy Conference http://www.ewtec.org
International Conference on Ocean Energy
HAUT DE PAGE
ANEMOC http://anemoc.cetmef.developpement-durable.gouv.fr/
HAUT DE PAGE
École Centrale de Nantes http://www.ec-nantes.fr
SEM-REV http://www.semrev.fr
France Energies Marines http://www.france-energies-marines.org
European Energy Association http://www.eu-oea.com
International Energy Agency - Ocean Energy Systems http://www.ocean-energy-systems.orf
IPANEMA http://www.ipanema2008.fr
France Telecom Marine https://marine.orange.com/fr/
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