Le Futur Énergétique des Océans

Les océans sont une source d’énergie colossale et sous-exploitée. Cet article explore l’évolution des énergies marines et leur potentiel à façonner un avenir durable. De la conversion thermique des océans aux courants marins, plongez dans les avancées qui promettent de révolutionner notre exploitation de l’énergie marine.

La Conversion Thermique des Océans

La conversion thermique des océans (CTO) se présente comme une solution innovante au défi de la diversification énergétique. La Energie thermique des mers (ETM), connue sous l’acronyme anglais OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion), exploite la différence de température existant entre les eaux superficielles, chauffées par le soleil, et les eaux abyssales, naturellement froides. Cette différence de température peut être transformée en énergie électrique via un cycle thermodynamique.

Le principe fondamental de la CTO est basé sur un cycle de Rankine utilisant un fluide à faible point d’ébullition, tel que l’ammoniac ou le propane. L’eau de mer chaude est utilisée pour vaporiser le fluide qui, en se détendant, actionne une turbine reliée à un générateur d’électricité. Puis, l’eau froide en provenance des profondeurs est employée pour condenser le fluide, qui est alors reconduit vers l’évaporateur en un cycle continu.

La CTO présente des avantages écologiques indéniables, notamment une émission quasi nulle de gaz à effet de serre. De plus, les ressources thermiques marines étant abondantes et stables, elles pourraient contribuer considérablement à l’approvisionnement énergétique des zones côtières et insulaires. Les applications pratiques visent principalement la production d’électricité, mais elles peuvent également inclure la désalinisation de l’eau de mer, l’aquaculture ou encore le refroidissement climatique de bâtiments.

Cela dit, le déploiement de la CTO doit surmonter plusieurs défis. D’une part, les aspects techniques, tels que la gestion des grands écarts de température et la corrosion due à l’eau de mer, nécessitent des avancées dans les matériaux et les procédés. D’autre part, les facteurs économiques jouent un rôle crucial; le coût initial élevé des infrastructures et la rentabilité sur le long terme demeurent des enjeux majeurs.

Des projets pilotes sont actifs à divers endroits du globe, notamment dans le Pacifique et les Caraïbes. Ces initiatives visent non seulement à prouver la viabilité de la technologie, mais également à la perfectionner. Par exemple, le projet NEMO (New Energy for Martinique and Overseas), situé en Martinique, a pour but de fournir 10 MW d’électricité en exploitant cette ressource marine, ce qui pourrait réduire substantiellement la dépendance de l’île aux énergies fossiles.

En lien direct avec le chapitre précédent, la CTO s’intègre dans le panorama plus large des énergies marines renouvelables. Elle représente une facette complémentaire aux méthodes d’exploitation de l’énergie mécanique des océans, comme celle décrite dans le chapitre suivant sur la puissance des courants marins. La combinaison de différentes technologies pourrait potentiellement mener à une exploitation optimisée du potentiel énergétique océanique, marquant un pas significatif vers la transition énergétique et la lutte contre le changement climatique.

Ainsi, la CTO, avec son immense potentiel, requiert une attention particulière de la part des décideurs, des chercheurs et des investisseurs pour franchir le cap de la recherche et développement et atteindre le stade de production à grande échelle. Cela permettra non seulement de sécuriser les besoins énergétiques futurs, mais également de contribuer à la préservation des écosystèmes marins en fournissant une énergie propre et durable.

La Puissance des Courants Marins

Contrairement à la conversion thermique des océans (CTO) qui exploite le gradient de température, l’utilisation de la puissance cinétique des courants marins repose sur la capture de l’énergie mécanique produite par les mouvements naturels de l’eau. Les courants marins, résultant principalement de la rotation de la Terre et de l’influence gravitationnelle de la lune et du soleil, sont une source d’énergie renouvelable constante et prédictible. Une des avancées majeures dans ce domaine est le développement des hydroliennes subaquatiques.

Ces turbines, semblables à des versions submergées des éoliennes terrestres, sont conçues pour être robustes et résistantes aux conditions difficiles du milieu marin. Fixées au fond marin ou flottant à une certaine profondeur, les hydroliennes sont actionnées par le courant marin et transforment cette énergie cinétique en électricité. Les récents progrès dans la conception de turbines plus efficaces et moins intrusives pour l’environnement marin ouvrent la voie à leur intégration à plus grande échelle dans le mix énergétique mondial.

L’une des problématiques centrales de cette technologie concerne son intégration dans le réseau énergétique global. Comme les hydroliennes produisent de l’énergie de manière continue, elles constituent une source complémentaire aux autres formes d’énergies renouvelables plus intermittentes que sont le solaire ou l’éolien. Leur intégration nécessite cependant une infrastructure de transmission et de distribution capable de gérer la variabilité des courants dans certains sites et de les synchroniser avec d’autres sources d’énergie.

L’autre défi majeur est celui de leur implantation respectueuse de la biodiversité marine. Les études d’impact environnemental avant toute installation sont impératives pour s’assurer que les hydroliennes n’affectent pas négativement la faune et la flore marines. Ces études permettent d’identifier les zones appropriées et d’ajuster la technologie pour minimiser les interférences avec la vie sous-marine, notamment en optimisant la forme et la vitesse de rotation des pales pour éviter de blesser les espèces aquatiques.

De plus, des recherches approfondies sont menées pour comprendre les effets à long terme des hydroliennes sur les ecosystemes, incluant les modèles de circulation des sédiments et les habitudes de migration des espèces marines. L’objectif est d’assurer une exploitation qui soit non seulement efficace d’un point de vue énergétique, mais également durable sur le plan écologique.

Ainsi, exploiter la puissance des courants marins est une avancée significative dans le domaine des énergies renouvelables marines, se positionnant comme un complément aux autres technologies telles que la CTO. Elle ouvre la porte à une transition énergétique plus propre et plus respectueuse de l’environnement, tout en présentant des défis technologiques et environnementaux importants.

Alors que l’exploitation des courants marins poursuit son évolution, le prochain chapitre nous plongera dans le cycle organique de Rankine (ORC), un processus qui représente une autre approche ingénieuse pour la conversion de l’énergie marine en électricité, en utilisant cette fois-ci la chaleur à basse température disponible dans l’environnement marin.

Le Cycle Organique de Rankine

Le Cycle Organique de Rankine (ORC) constitue une révolution technique majeure dans le domaine de l’exploitation des énergies marines renouvelables. À la différence du cycle de Rankine conventionnel, principalement utilisé pour la production d’électricité à partir de la vapeur d’eau à haute température, l’ORC est conçu pour extraire l’énergie de sources de chaleur plus modérées, disponibles en abondance dans l’environnement marin.

À l’origine, le cycle de Rankine utilise de l’eau comme fluide de travail. Cependant, la chaleur à basse température, souvent inférieure à 100°C et disponible en milieu marin, est insuffisante pour générer de la vapeur d’eau à pression suffisante pour les turbines conventionnelles. L’ORC résout ce problème en employant des fluides organiques ayant une pression de vapeur plus élevée à de basses températures, tels que les hydrocarbures ou les frigorigènes. Cette modification substantielle permet de turbo-générer de l’électricité même à partir de sources de chaleur de moindre intensité.

Dans le secteur marin, plusieurs technologies émergentes exploitent le concept de l’ORC. L’une d’elles s’appuie sur la biomasse maritime sous forme d’algues ou de déchets issus de l’aquaculture, destinés à être valorisés énergétiquement. Par un processus de digestion anaérobie, la biomasse marine est transformée en biogaz, source de chaleur pour l’ORC, qui génère alors de l’électricité renouvelable et diminue la dépendance aux combustibles fossiles.

La géothermie marine, quoique moins connue, présente également un important potentiel pour l’utilisation de l’ORC. Dans les zones où l’écorce terrestre est fine, notamment à proximité des dorsales océaniques, l’eau de mer peut être chauffée naturellement par l’énergie géothermique interne de la Terre. Cette eau chaude, puisée par des plateformes de forage marin, activerait un ORC pour produire de l’électricité transférable sur le continent, offrant un approvisionnement énergétique propre et fiable.

Enfin, l’énergie solaire thermique marine apporte une opportunité supplémentaire de faire bon usage de l’ORC. Les capteurs solaires thermiques flottants peuvent accumuler la chaleur du soleil et la stocker dans un liquide caloporteur. Le liquide chauffé à une température plus modeste que celles atteintes dans les systèmes terrestres, souvent limitée par l’environnement aquatique, est ensuite utilisé pour alimenter un ORC et convertir cette chaleur en électricité.

Ces avancements importants marquent une transition vers une exploitation plus fine et efficiente des ressources marines renouvelables. Par rapport à l’énergie exploitée par la puissance cinétique des courants marins évoquée dans le chapitre précédent, l’ORC se distingue par sa capacité à créer de l’électricité à partir de sources à basse température, souvent négligées mais pourtant présentes en grande quantité. Cette technologie ouvre la porte à d’autres projets novateurs, tissant ainsi un réseau énergétique plus diversifié et résilient, indispensable pour l’avenir énergétique des océans.

Conclusions

Les innovations dans le domaine des énergies marines ouvrent la voie à une exploitation plus respectueuse de l’environnement et plus efficace des vastes ressources énergétiques des océans. Les systèmes émergents, comme la CTO, la capture d’énergie à partir des courants marins, et le cycle ORC, démontrent que le potentiel marin est immense et justifie ainsi les investissements et recherches continues pour un avenir énergétique plus propre.