Centraliens - La revue des Arts et Manufactures - Juillet 2013 / N°627 - 26

Dossier

Hydroliennes
Contexte : Après l’éolien offshore, la ressource d’énergie
la plus prometteuse à moyen terme est celle des courants
de marée. Historiquement la France a été précurseur dans ce
domaine avec l’usine marémotrice de la Rance, dont le principe
est d’utiliser l’énergie potentielle liée au marnage (différence
de niveau entre la pleine et la basse mer). Il s’agit donc
d’une technologie proche du barrage hydro-électrique.
Les hydroliennes marines proposées aujourd’hui utilisent
la transformation de l’énergie cinétique des courants de marée
dont l’intensité est forte à proximité des côtes.

Voith http://www.oslo.voithhydro.com

Seagen http://www.seageneration.co.uk

Les objectifs sont effet désormais d’exploiter
les ressources en mer « ouverte » tout en minimisant l’impact environnemental. Des technologies similaires permettent d’exploiter les
courants fluviaux.
Le principe d’une hydrolienne est en fait très
voisin de celui d’une éolienne, une série de
turbines sous-marines étant disposée dans la
veine de courant à exploiter. Chaque turbine
est raccordée à une jonction sous-marine qui
exporte l’électricité produite vers un poste de
livraison terrestre via un câble sous-marin.
Au final il s’agit donc bien d’implanter des
parcs d’hydroliennes posées au fond de la mer,
même si des technologies d’hydroliennes flottantes sont également à l’étude.
Les courants de marée exploitables, correspondant à des vitesses au minimum de 2 m/s, sont
présents sur la plupart des côtes européennes,
excepté celles de la Méditerranée. Les principales zones d’intérêt sont essentiellement la
Manche, la mer du Nord et la mer d’Irlande.
Les capacités européennes de l’hydrolien sont
estimées à environ 12 GW ce qui permettrait
sur la base de 4 000 heures de fonctionnement
annuel de produire l’équivalent de 4 réacteurs
de type EPR.
A partir des performances des technologies
proposées, des critères ont été définis pour
identifier les sites favorables à l’implantation
d’hydroliennes :
❚ ones de courants de marée importants
z
générant une puissance intéressante avec un
diamètre de turbine compris de 10 m à 20 m ;
❚ rofondeur de l’ordre de 30 à 40 mètres
p
pour limiter les difficultés d’installation et
de maintenance, tout en évitant d’entraver
la navigation (il faut laisser un tirant d’eau
minimum de 10 mètres) ;
❚ roximité des côtes pour raccorder le parc
p
au réseau terrestre via un câble sous-marin
d’export en limitant les coûts.

Comme pour les systèmes EMR un point
clé est en effet le raccordement qui intègre la
conversion d’énergie, le « hub » d’interconnexion des machines et le transport à terre. Les
équipements nécessaires sont en eux-mêmes
des briques technologiques qui nécessitent de
la recherche et des études pour obtenir les performances de production visées et des coûts
d’acquisition et installation (CAPEX) et des
coûts de maintenance (OPEX) acceptables à
moyen terme.
La France dispose de gisements très importants, en particulier au voisinage du Cotentin et sur les côtes bretonnes (raz Blanchard,
Barfleur, Fromveur par exemple), qui mobilisent les Régions concernées (Normandie et
Bretagne) et les exploitants potentiels. Plusieurs technologies sont considérées comme
suffisamment matures par les industriels pour
envisager très prochainement des parcs pilotes
en France. Un appel à manifestation d’intérêt
devrait être lancé par l’Etat (ADEME) en 2014
avec cet objectif.

Fonctionnement des
hydroliennes
Une hydrolienne comporte une roue à aubes
ou une hélice constituée de pales montées sur
un arbre dont la rotation dans le courant entraine une génératrice électrique.
La puissance cinétique d’un fluide traversant
un disque est proportionnelle à sa surface,
donc au carré de son diamètre, à la masse volumique du fluide et au cube de sa vitesse.
En pratique la veine du fluide s’élargit au voisinage des pales de l’hydrolienne ce qui fait
chuter sa vitesse. Ainsi la puissance récoltée est
limitée à 60% de la puissance théorique. Il faut
en outre déduire les pertes de la machine liées
aux frottements et à la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique, ce qui
conduit à un rendement global de 40 à 50%.
Centraliens no627 [Juillet 201
3]

http://www.oslo.voithhydro.com http://www.seageneration.co.uk

Centraliens - La revue des Arts et Manufactures - Juillet 2013 / N°627

Table des matières de la publication Centraliens - La revue des Arts et Manufactures - Juillet 2013 / N°627