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Les énergies renouvelables marines > Développements technologiques


L’énergie marémotrice, dont les perspectives de développement sont très limitées en dépit d’un fort potentiel, a l’avantage d’être prédictible et régulière. Elle présente des coûts de production de l’électricité difficilement quantifiables mais variant autour de 100 euros/MWh, bien inférieurs à ceux des autres énergies renouvelables marines. La technologie est mature mais elle peut être optimisée. L’exploitation de l’énergie marémotrice a des impacts environnementaux qui constituent l’un des principaux freins à son développement (modification du biotope, envasement, etc.). Les développements technologiques actuels portent sur les aménagements à plusieurs bassins, les lagons offshore (aucune réalisation à ce jour), les turbines basse chute (1 à 2 mètres) et les ouvrages en zones déjà artificialisée. L’énergie marémotrice pourrait connaître un renouveau hors de France, notamment en Corée du Sud où une centrale comparable à l’usine marémotrice française de la Rance vient d’être mise en opération.



Les hydroliennes, permettant l’exploitation de l’énergie des courants, bien qu’elles soient encore au stade de test de prototypes, font partie des technologies les plus matures, avec un début de commercialisation attendu aux environs de 2015. Leur marché devrait connaître une croissance rapide et soutenue. Les technologies développées présentent des variantes (axe vertical/horizontal, simple turbine/multiturbines, etc.) et les perspectives d’évolutions sont importantes. Elles pourront concerner l’amélioration du rendement énergétique et la fiabilisation des opérations. L’installation et la maintenance nécessitent le développement de solutions innovantes afin de réduire in fine les coûts de production de l’électricité (de 200 à 250 euros/MWh actuellement à 150 euros/MWh ou moins en 2020), et l’aspect industriel doit être conforté. À l’horizon 2030, une deuxième génération d’hydroliennes pour les sites moins énergétiques et plus éloignés des côtes (grands jets océaniques) pourrait voir le jour. Des hydroliennes de petites puissances vont se développer en sites estuariens et en outre-mer (passes d’atolls).

L’énergie houlomotrice, assez régulière et prédictible, est caractérisée par un foisonnement de technologies peu matures, encore au stade de recherche ou de prototype : on en recense plus de 140. S’il est difficile d’écarter a priori certaines technologies, celles avec le moins de pièces en mouvement sembleraient à privilégier, même en échange d’un rendement moindre. Les concepts les plus développés aujourd’hui sont des concepts onshore et nearshore. Des concepts offshore à de très longues distances pourraient voir le jour à mesure que les verrous technologiques liés à l’éloignement des côtes seront levés, au même titre que pour l’éolien flottant. Des solutions hybrides (type éolien offshore-houlomoteur) sont en cours d’étude : elles pourraient permettre la mutualisation des coûts de raccordement au réseau et contribuer au lissage de la production électrique.

L’énergie thermique des mers (ETM), disponible en continu, permet de produire de l’électricité (ou du froid) dans les régions où la différence de température entre eaux profondes et de surface est d’au moins 20 °C : les îles intertropicales des DOM-COM bénéficient d’un potentiel important. Les verrous technologiques sont liés au faible rendement des groupes de production d’électricité, aux échangeurs thermiques et fluides caloporteurs, et à la tenue mécanique de la conduite d’eau froide de large diamètre (environ 5 mètres) qui doit plonger à 1 000 mètres de fond. D’où des coûts d’investissement élevés. Les progrès technologiques laissent espérer des coûts de l’ordre de 250 euros/MWh pour les premières centrales. Dans ce cas, une diffusion au niveau industriel pourrait commencer en 2025. Des technologies offshore sont développées par les deux leaders, le français DCNS et l’américain Lockheed Martin. Cependant, cette technologie doit être dimensionnée pour résister aux cyclones. Dans une logique de mutualisation des usages de la mer, le concept de petites usines ETM multi-produits (électricité, climatisation, eau douce, aquaculture, etc.) ouvre des perspectives industrielles intéressantes à court terme dans des régions côtières isolées de la zone intertropicale, mais surtout une des seules options possibles pour « décarboner » la production d’électricité de base. Une autre possibilité, en zone tempérée, consiste à utiliser l’eau de surface pour refroidir les climatiseurs ou en source froide de PAC, avec éventuelle alimentation de réseaux de chaleur. La corrosion des échangeurs thermiques constitue le principal obstacle à lever.

L’énergie osmotique, trop peu mature pour une contribution avant 2030, consiste à exploiter la différence de pression entre eau douce et eau salée par migration de l’eau douce à travers une membrane. Les technologies développées sont le turbinage de la pression osmotique (expérimentée par l’entreprise norvégienne Statkraft), l’électrodialyse inversée (Pays-Bas), et l’exploitation des différences de pression de vapeur (moins développée). Le principal verrou technologique est la membrane entre les réservoirs d’eau douce et d’eau salée, très chère actuellement. Les perspectives technologiques concernent l’amélioration du rendement et de la tenue dans le temps de ces membranes, avec d’éventuelles ruptures technologiques (nano-biotechnologie de pompe à sel, membranes nano-composites de dessalement).