Détermination du site d'implantation de la ferme de Pelamis

II. Paramètres à prendre en compte pour l'implantation d'une ferme de Pelamis



         Afin de développer un projet d’exploitation de l’énergie houlomotrice, un certain nombre de paramètre sont à prendre en compte. En effet, les projets énergétiques en mer recouvrent plusieurs aspects : les aspects techniques, sociétaux, juridiques et environnementaux. Dans notre cas, nous nous intéresserons aux aspects techniques et environnementaux.

          Ainsi, en ce qui concerne la ressource et le milieu physique, les principaux paramètres à prendre en compte sont : le potentiel énergétique de la région ainsi que les contraintes physiques du milieu marin. De plus, il existe un certain nombre de zones protégées qu’il est nécessaire de considérer dans l’évaluation des sites potentiels d’implantation.

          D’autre part, d’autres paramètres seraient à considérer, tels les cadres juridiques et règlementaires associés aux usages de la mer. Cependant, nous n’en tiendrons pas compte dans cette étude puisque notre but est seulement de déterminer le meilleur site d’installation d’une ferme de Pelamis, d’un point de vue physique et technique.

          Sur le schéma suivant, nous avons représenté en bleu les paramètres qui détermineront le choix d'un site d'implantation. d'un point de vue technique Les différentes rubriques sont accessibles en cliquant sur la bulle correspondante.

Disance de raccordementPossibilité de raccordement au réseau électriqueLimites administratives et règlementationNavigationRessourcePêcheChoix d'un site d'implantationActivités humainesActivités militairesParamètres physiques du milieu marinDonnées environnementalesProfondeurFondcarte

II.1. Paramètres physiques du milieu marin

I.2.1 Profondeur d'eau 

          La profondeur d’eau comprend plusieurs notions : la bathymétrie et les  niveaux d’eau observés dans des conditions météorologiques extrêmes. Le choix d’un site d’implantation de systèmes houlomoteurs doit donc tenir compte de la profondeur d’eau maximale, qui comprend la bathymétrie et les niveaux d’eau extrêmes : les vagues centennales. En effet, la profondeur maximale joue un rôle important dans l’économie du projet, notamment pour le dimensionnement des fondations.

          La bathymétrie de la pointe Bretonne est présentée sur les cartes suivantes. Elle a été élaborée à partir des données obtenues auprès du SHOM. Les données initiales sont sous forme d’un semis de points :

          Les données n’étant pas exploitables en l’état, il fa fallu d’interpoler les valeurs de profondeur aux points non échantillonnés. Dans ArcGIS, il existe plusieurs techniques d’interpolation des valeurs ponctuelles à partir d’un semis de points irrégulier :

  • Interpolation linéaire

  • Pondération par la distance inverse

  • Spline

  • Krigeage

          Dans notre cas, nous avons choisi l’interpolation par krigeage qui est une approche probabiliste. La pondération est réalisée par une fonction issue des données qui tient compte des distances, des valeurs et des corrélations.

          Nous obtenons alors la bathymétrie en chaque point du domaine, sous forme raster. Le mode raster permet de modéliser des surfaces 3D en découpant la zone en mailles régulières auxquelles est associée la profondeur que l’on souhaite modéliser. Ici, nous avons choisi une taille de mailles de 100m et la profondeur en chaque maille a été déterminée en considérant une dizaine de points alentours

(source : ESRI France)

         .

        Il est cependant à noter que nous interpolons des valeurs ponctuelles sur tout le somaine, qui est rectangulaire et qui ne suit pas le trait de côte. De fait, nous obtenons des valeurs aberrantes dans certaines zones. En effet, l'interpolation au niveau du continent et de la région Nord-Ouest du domaine de calcul se fait en utilisant les valeurs aux points les plus proches alors qu'aucunes données ne sont disponibles dans ces régions. Toutefois, nous ne tiendrons pas compte de ces régions dans notre décision finale quant au site d'implantation. Ce phénomène est visible sur la figure ci-contre sur laquelle seule la couche de la bathymétrie est représentée, en mode raster.

          La figure suivante présente la bathymétrie de la zone d’étude avec une représentation 2D du relief.:

         

          En ce qui concerne les conditions extrèmes, nous avons réalisé des simulations à partir des données centennales. Nous n'avons utilisé que des houles provenant du Nord-Ouest, de l'Ouest ou du Sud-Ouest puisque ce sont celles-ci qui permettent d'obtenir les hauteurs d'eau les plus importantes. Les résultats des simulations sont disponibles sous forme de semis de points. Nous avons donc utilisé la même méthode d'interpolation que pour la bathymétrie, pour déterminer la hauteur de houle en tout point du domaine. Les résultats sont présentés dans le tableau suivant.

Houle centennale de Nord-Ouest Houle centennale d'Ouest Houle centennale de Sud-Ouest

          Ces trois situations ont ensuite été moyennées afin d'obtenir la hauteur d'eau centennale moyenne au large de la pointe Bretonne.

  I.2.2 Fonds marins

          La nature des fonds marins ainsi que leur régularité sont importantes. Nous ne disposons pas de données concernant la sédimentologie des fonds marins, cependant, la régularité des fonds peut être déterminée au moyen des données de bathymétrie, en calculant les pentes. A partir de la bathymétrie, et en utilisant la fonction d’analyse de surface par calcul de pente de l’outil « 3D analyst », nous obtenu la carte des pentes suivante.

          En bleu sont représentées les pentes faibles et en jaune, les pentes fortes. Nous pouvons donc constater que les fonds marins bretons sont très escarpés : des fonds d’une profondeur importante (et donc avantageux pour l'implantation de Pelamis) sont observables relativement près des côtes.

          D’autre part, la nature des fonds, s’il elle n’est pas rédhibitoire, conditionne la faisabilité technique du projet et le coût de la mise en place des fondations.



II.2. Ressource énergétique et potentiel :

          Le potentiel énergétique de l’énergie houlomotrice que nous avons utilisé est un potentiel théorique : il est moyenné sur l’année et ne décrit pas les variations saisonnières ou locales. En réalité, les systèmes houlomoteurs exploitent le potentiel instantané et non le potentiel moyenné. Ainsi, nous obtenons une idée globale de la ressource annuelle. De plus, le potentiel théorique ne tient pas compte du rendement effectif ou des plages de fonctionnement du Pelamis. Le potentiel énergétique est ainsi décrit sous la forme d’une puissance exprimée en W par unité de longueur (perpendiculaire à la houle). La puissance théorique est définie comme suit :

Où Hs est la hauteur significative des vagues, T la période et alpha, un coefficient multiplicateur.

          Nous avons calculé le produit de la hauteur au carré par la période pour chacune des conditions de houle simulées. De même que pour la bathymétrie, les résultats des simulations se présentent sous la forme d'un semis de points qu'il faut interpoler pour obtenir le potentiel en tout point du domaine d'étude. La taille des cellules choisie est la même que précedemment afin de faciliter les calculs ultérieurs. 

Nous obtenons alors les cartes du potentiel énergétique houlomoteur suivantes :





             



 

          Afin d'obtenir une carte exploitable, représentant le potentiel houlomoteur au large de la Bretagne, nous avons moyenné les résultats obtenus pour les différentes directions de houle. Ainsi, nous faisons l'hypothèse que toutes les directions ont une probabilité d'occurence égale. Le potentiel moyen est alors le suivant : 

          On remarque que le potentiel le plus important se trouve à l'Ouest de la Bretagne. De plus, celui-ci diminue fortement à l'approche des côtes et faiblit dans la zone Nord-Est. 

          Il est cependant à noter que dans le cadre de projets houlomoteurs, la variabilité saisonnière du potentiel théorique (plus élevé en hiver qu’en été) et le caractère irrégulier du potentiel instantané sont à prendre en compte. En effet, la houle est très variable du fait des conditions météorologiques et saisonnières, mais reste prévisible à court terme.

D’autre part, l’évaluation de la ressource est essentielle dans l’élaboration du projet puisqu’elle conditionne sa rentabilité.


 II.3. Possibilité de raccordement au réseau électrique :

          La distance aux côtes doit être minimale pour minimiser le transport de l’énergie, et ainsi les pertes et les coûts relatifs à la longueur des câbles électriques. Cependant, dans le cas des systèmes houlomoteurs, tels le Pelamis, qui sont situés à la surface de l’eau, l’éloignement à la côte est un élément important en ce qui concerne la pollution visuelle. Il s’agit alors de trouver un compromis entre ces deux enjeux.

          La distance aux côtes a été calculée à l’aide de la fonction « distance » de « spatial analyst ».


II.4. Données environnementales

          Les aspects environnementaux constituent un enjeu important dans le choix d’un site d’implantation d’énergies marines. Le littoral breton contient un certain nombre de zones remarquables. Celles-ci comprennent notamment:

  • Les réserves naturelles. Elles s'appliquent à des zones où la faune, la flore, le sol, les eaux, les gisements de minéraux ou de fossiles ou le milieu naturel présentent une importance particulière.

  • Les zones Natura 2000. Elles sont le fruit d'un projet européen de préservation de la diversité de la nature et font donc partie d'un réseau de sites de protection d'habitats et/ou d'espèces d'intérêt communautaire.

  •  

  • Les zones d'importance pour la conservation des oiseaux (ZICO). Ce sont des zones d'inventaires.

  • Les zones naturelles d'intérêt écologique, floristique et faunistique où on peut trouver des éléments rares, remarquables, protégés ou menacés de notre patrimoine naturel. On différencie les ZNIEFF de type 1 qui comportent des espèces ou des habitats remarquables de la région et qui sont donc d'une grande valeur écologique; et les ZNIEFF de type 2, qui correspondent à de grands ensembles naturels, riches ou peu modifiés ou offrant de fortes potentialités biologiques.

  •  Les zones de protection spéciales (ZPS).

  •  Le parc naturel de la mer d’Iroise. Le statut de parc naturel marin permet une approche intégrée des objectifs de protection de la nature et de développement durable des activités humaines.

          Ces zones remarquables sont représentées sur la carte suivante. 

          A priori, aucune de ces zones de protection ou de conservation n’interdit l’implantation d’énergies marines, mais elles font l’objet d’une règlementation particulière. De fait, il semblerait que les porteurs de projet privilégient  des zones où les contraintes sont moins importantes.

II.5. Activités humaines

          La zone côtière bretonne est le lieu de nombreuses activités humaines qui se partagent le domaine maritime. Tout projet d’énergies marines doit donc prendre en compte ces contraintes afin de trouver un site adapté.

          Il existe deux types d’activités :

  • les activités de loisir

  • les activités professionnelles.

          Les activités de loisir concernent la navigation de plaisance, la pêche amateur, la plongée sous marine… Ces activités sont dispersées sur le littoral breton. Cependant, compte tenu de leur situation (généralement près des côtes) et de leur flexibilité et leur mobilité, il n’en sera pas tenu compte dans le choix final.

          D’autre part, les activités professionnelles qui concernent la navigation, la pêche et les activités militaires, sont elles à prendre en compte dans l’élaboration d’un projet d’exploitation des énergies marines. Cependant, nous n’avons pas réussi à collecter des données relatives aux activités humaines au large de la Bretagne, et contrairement aux caractéristiques physiques, celles-ci peuvent être modulables. De fait, elles ne seront pas prises en compte dans notre détermination de l’emplacement optimal.

 

II.5.1 Navigation

          La navigation concerne le transport de marchandises, de passagers, ainsi que la navigation de loisir. Le trafic maritime est très dense au niveau de la pointe bretonne. En effet, les ports bretons sont le siège d’un important trafic international, de même que local. Il existe cependant des dispositifs de séparation du trafic qui permettent de réduire les risques d’abordage dans des zones où le trafic est important. En Bretagne, on trouve le rail d’Ouessant qui est l’un des passages les plus fréquentés du monde.


II.5.2 Pêche

          La pêche est une activité importante pour l’économie bretonne. Cette activité est très dispersée autour des côtes bretonnes et se présente sous différentes formes : les techniques de pêche sont nombreuses ainsi que les moyen navals, les zones de pêche sont très diversifiées.

          Les pêcheurs souhaitent minimiser l’impact des énergies marines sur leur activité. Ces impacts peuvent être de deux types : limitation de l’accès aux zones de pêche et perturbation de la ressource. Cependant, de par sa complexité, cette activité est difficile à cartographier. Il est donc difficile de tenir compte des usages halieutiques dans la définition de sites potentiels pour la production d’électricité.

          Afin d’identifier les zones de pêche et de définir les règles de pratique de la pêche autour des installations, il est nécessaire d’effectuer une co-élaboration des projets de développement des énergies marines avec le monde de la pêche.


II.5.3 Activités militaires

          Tout projet en mer doit tenir compte des activités militaires marines ou aéronavales. En effet, tous les projets nécessitent une autorisation du ministère de la défense.

          Les zones militaires sont des zones fixes et sont donc connues. Ce sont généralement des zones de tirs, des zones de radars et sémaphores, de dépôts de mines et d’explosifs… Il est donc  impossible d’y implanter un site d’exploitation d’énergie.

 

          La carte suivante présente les différentes activités humaines au large de la Betagne.

(source :Région Bretagne)

II.6. Limites administratives et règlementation

          La règlementation du domaine maritime a déjà été abordée dans la partie « Responsabilité sociale du projet ». Le détail des règles en vigueur est disponible dans la partie concernant le contexte règlementaire du projet.


 




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SIG, outil d'aide à la décision
Identification des zones préférentielles
Annexe : Catalogue des données