Situation actuelle du développement des EMR

 

1. La Situation actuelle du développement des énergies marines renouvelables (EMR)


    1.1 Etat de l'art des projets houlomoteurs
          Afin de mieux comprendre ce contexte novateur des énergies renouvelables marines, nous vous proposons ici un tour d'horizon succint des projets d'énergies renouvelables (ENR) marines, ainsi qu'un panorama des installations qui ont déjà vues le jour.

          Rappelons que les ENR marines s'inscrivent dans les engagements de la France pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, et développer des solutions alternatives à l'exploitation du gaz, du pétrole, et du charbon.

Les divers systèmes d'exploitation de l'énergie marines sont les suivants:

  • Vagues : ferme houlomotrice,
  • Courants: hydrolienne,
  • Vent : éolien offshore,
  • Algues: biomasse,
  • Gradients de salinité : osmotique,
  • Gradients de température: énergie thermique des mers, utilisation d’eau profonde à des fins de climatisation.

Concernant l'énergie houlomotrice, il existe divers constructeurs qui ont chacun développé leur propre système d'exploitation de la houle. Voici un panorama un peu plus en détail des divers projets européens (y compris DOM/TOM Français) :

 


Constructeur Système d'exploitation Nationalité
Pelamis Wave Power Pelamis Ecossais-Royaune Uni
FINAVERA  Aquabuoy  Canada
Ocean Power Technology Power Buoy Etas Unis
CETO Technologie Ceto Australie
Iberdrola Ingeneria Ocean Lider Espagnol
Ecole Centrale Nantes  SEAREV (Système électrique autonome de récuperation de l'énergie des vagues)  France


    1.2 Panorama technologique développée pour les énergies renouvelables marines

            Les convertisseurs de l’énergie des vagues sont classés par type de procédé de conversion. Il en existe quatre classes qui peuvent être décrits comme suit :


         ->   Les colonnes d’eau oscillantes : systèmes utilisant la compression de l’air par l’oscillation de l’eau dans une chambre communiquant avec l’océan. Des turbines sont alors actionnées mécaniquement par le flux d’air sous pression. Les installations peuvent être flottantes en mer ou fixes sur le littoral.
       ->     Les systèmes à flotteurs : systèmes comportant un ou plusieurs corps flottants mis en mouvement par les vagues. Les mouvements de ces corps actionnent ensuite des systèmes de conversion d’énergie qui peuvent être hydrauliques ou utiliser des génératrices électriques directes. Il existent différents concepts.
       ->     Les systèmes posés au fond : ces systèmes fixés sur le fond marin utilisent l’oscillation de l’eau induite par les vagues et ressentie dans toute la hauteur d’eau. La cinématique sous marine du fluide est alors mise à profit pour animer des corps (volets battants, bouées submergées, corps déformables,..) qui a leur tour actionnent des systèmes de transformation d’énergie qui peuvent être électriques, mais aussi hydrauliques utilisant l’eau de mer pressurisée comme vecteur de transport de l’énergie jusqu’à terre.
        ->   Les systèmes à déferlement : les vagues déferlent sur des rampes artificielles puis se déversent dans des réservoirs élevés pouvant se décharger à travers des turbines de type basse-chute. Les installations peuvent être flottantes en mer ou fixes sur le littoral.

 

         1.3 Benchmarking international 


           Pour ces quatre familles de systèmes, la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique se fait au moyen de systèmes hydrauliques ou électriques directs. La conversion d’énergie peut se faire à bord du système s’il se trouve en pleine mer ou se fait à terre si l’application est proche de la côte ou pour une conversion hydraulique. Pour les différents systèmes, les impacts des structures utilisées doivent être soigneusement évalués. Les développements actuels de ces technologies penchent pour des applications éloignées du rivage, dans la limite de la faisabilité technico-économique des projets, ce qui réduit leurs impacts potentiels et facilite l’intégration des futurs parcs sur le domaine public maritime et au delà.

      Le Centre Européen des Energies Marines (EMEC) recense en fin 2008 près d’une centaine de projets de récupération de l’énergie des vagues. Les projets dont les phases de développement sont les plus avancées sont au stade de la démonstration voire au stade pré-commercial. On retiendra ici les projets les plus matures par classe de systèmes.

          Les systèmes à colonnes d’eau oscillantes installées sur le rivage sont très avancés avec des systèmes pré-commerciaux : installation de 400 kW sur l’île de Pico aux Açores est construite depuis 2000 ; plus récemment, le projet Wave Gen Limpet de 100 kW sur l’île d’Islay en Ecosse en partenariat avec Voith Siemens installé depuis juillet 2008.

          Des projets de démonstration de cette technologie sont prévus en Espagne (projet EVE d’Iberdrola Renovables de 296 kW cofinancé par la Communauté Européenne), en Australie (projet d’Oceanlinx de 500 kW), au Brésil (projet Pécem de 50 kW de Tractebel en partenariat avec Petrobras). Les systèmes flottants à colonnes d’eau oscillantes sont en phase de tests en mer (projet de l’irlandais Ocean Energy Ltd. Installé dans la baie de Galway).

          Le système des britanniques Orecon en forme de bouée a présenté un projet de 1,5 MW au Wave Hub au large de la Cornouailles. Le Wave Hub est un projet de centre d’essai comprenant un câble électrique de 20 MW pour tester des versions pré-commerciales de systèmes houlomoteurs. Ce centre sera mis en opération courant 2011.

          Les systèmes à déferlement ne sont pas nombreux cependant le projet danois Wave Dragon a passé avec succès sa phase de démonstration (connecté au réseau depuis 2005) puisque des unités vont être installées au Pays de Galles (une unité en 2010 pour projet de 7 MW ; 10 unités en 2015 pour un projet de 70 MW), au Portugal en 2011 (10 unités pour 50 MW).

          Le système de flotteurs articulés installés des danois de Wave Star installé à l’extrêmité d’une digue est en démonstration depuis 2006. Le succès de cette opération permet en déploiement en pleine mer sur le banc de sable d’Horns Rev dans le cadre d’un projet de démonstration de 500 kW à proximité d’un parc éolien.

          D’autres systèmes flottants installés en pleine mer sont à des stades de maturité divers: trois unités du système norvégien Tussa Kraft de 40 kW sont connectées au réseau (projet en partenariat avec Vattenfall) ; une ferme de 4 unités du système Pelamis est prévue à l’EMEC (projet de 3 MW en partenariat avec Scottish Power Renewables) ; une ferme de 3 unités de Pelamis (projet de 2,25 MW en partenariat avec Enersis et Babcok & Brown) a été installée au Nord des côtes portugaises mais a rencontré des problèmes techniques et a été ramenée à terre.

          Le Pelamis a candidaté pour installer une ferme au Wave Hub (projet de 7,5 MW comprenant 10 unités). Le prototype de 40 kW du système Power Buoy des américains d’Ocean Power Technologies est opéré par la Navy à Hawaï). Ce système est suffisamment mature pour un projet de démonstration en Espagne de 40 kW (en partenariat avec Iberdrola et Total). Power Buoy est candidat pour des projets de démonstration à l’EMEC en Ecosse et au Wave Hub (projet de 5 MW). Une démonstration du système Power Resonator des canadiens de Sync Wave Energy est prévue fin 2009 sur l’île de Vancouver (projet de 100 kW).

          Les systèmes posés au fond Oyster des écossais d’Aquamarine et Seabased des suédois doivent faire leur preuve de leur efficacité dans le cadre d’opérations de démonstration à l’EMEC. Dans cette même catégorie, le système australien CETO, soutenu par EDF EN, a été commercialisé pour un projet de 200 MW sur 5 sites à l’île Maurice.

 

          1.4 Positionnement  du Pelamis par rapport aux autres EMR et aux énergies fossiles

           En prenant en compte différentes paramètres parmi eux, la maturité technologique, l'énergie et l'économie .On procède à positionner le système Pelamis par rapport aux autres ENR et fossiles:

->En termes énergétiques, la puissance électrique du Pelamis est actuellement comparable aux celles du projets d’éolien terrestre cependant il reste encore inférieur à tous les autres énergies connus en cours (fossiles, gaz,hydroélectrique,etc) lesquels génèrent une puissance électrique plus élevés.

->En termes économiques, aujourd'hui, l'énergie houlomotrice est encore au moins trois fois plus chère que l'éolien. Et il faudra attendre une dizaine d'années avant que leur rentabilité soit comparable. Totefois, l'énergie éolienne en mer en train d' atteindre un stade commercial de plus en plus imminente.

->En termes de maturité technologique, le développement des énergies renouvelables marines et éoliennes n'est pas encore significative par rapport aux autres sources d'énergies comme : hydraulique, fossile, et la nucléaire, secteur qui représente le plus grand pourcentage d'énergie développe. Cependant , il existe beaucoup de prototypes menés en expérimentation afin de développer la technique dans l'extraction de l'énergie marine, parmi lesquelles on distingue les prototypes pour l'obtention du profit des courant, de la houle et le vent. Néanmoins, reste à savoir quel sera l'accueil du public à ces nouveaux sources d'énergie du futur.


 Le schéma ci dessous montre le foisonnement de technologies maritimes nouvelles , classés selon les différentes niveaux de maturité:


 

 

Les tableaux ci- dessous montrent le classement des énergies fossiles et energies renouvelables marines( Pelamis) en fonction de leur densité énergetique:

 Energies fossiles :

Combustible Pétrole Charbon Gaz Uranium
Densité énergétique 10 kWh/L 8 kWh/kg 12 kWh/m3 100 kWh/g

 Energies renouvelables marines : cas du Pelamis  

 

Paramètres Unités Valeurs
Puissance Unitaire  MW 0.7
Densité énergétique

 

MW/Km2

 25
Productibilité  MW/an  ~2700
Prédictibilité  Jours  7
Fonctionement idéal  h/an  entre 3 500 et 4000

 

Dans le graphique ci dessous on regarde l'évolution des différentes énergies en prenant en compte les offres « commerciales » du marché électrique:

 

 

De plusIl faut mentionner que les objectives en termes de puissance installée en 2020 sont:

4000 MW pour l’éolien en mer                = Objectif 2015 de la PPI 2006

200 MW pour le gradient thermique

400 MW de marémoteur                            Inclut dans l’objectif 2015 de la PPI 2006 : 2000 MW pour

500 MW pour l’hydrolien                             l’hydraulique (y compris marémotrice et houlomotrice,hors

200 MW pour le houlomoteur                    pompage)

 

 




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