Les hydroliennes captent l’énergie cinétique des courants

L’énergie marémotrice est une forme d’énergie renouvelable qui utilise la montée et la descente naturelles des marées de l’océan pour produire de l’électricité. Ce phénomène est dû aux forces gravitationnelles exercées par la lune et le soleil sur les mers et océans de la Terre. L’énergie marémotrice peut être générée par les technologies du marnage ou grâce aux courants marins : le courant de marins utilise l’énergie cinétique de l’écoulement de l’eau, tandis que le marnage exploite l’énergie potentielle créée par la différence de hauteur entre la marée descendante et la marée montante.

La France a été pionnière dans l’utilisation de l’Energie marémotrice potentielle avec la centrale de la Rance en Bretagne, mise en service en 1966, qui a été la première grande centrale marémotrice dans le monde et longtemps la plus puissante avec une capacité installée de 240MW.

Récemment, de plus en plus de recherches ont été effectués sur des dispositifs permettant de récupérer l’énergie cinétique des courants marins car ils auraient un impact écologique plus faible, sont moins chers et offre plus de flexibilité que les dispositifs à technologies de marnage. Cela permettra d’augmenter le potentiel de performance et de production d’énergie marine à l’avenir. Ces dispositifs qui permettent de transformer l’énergie cinétique du courant marin en électricité sont les hydroliennes.

Comment les hydroliennes produisent-elles de l’électricité ?

Les hydroliennes sont des dispositifs techniques qui permettent de capter les courants marins et de les transformer en énergie électrique ; elles peuvent être installées partout où il y a un courant marin suffisant. Les hydroliennes ressemblent aux éoliennes, sauf que, bien sûr, elles sont sous l’eau. Par conséquent, elles sont principalement actionnées par de forts courants marins (qui circulent lorsque la marée monte et descend) plutôt que par des courants aériens. Les courants marins font tourner les hydroliennes. L’arbre convertit alors l’énergie cinétique des courants marins en énergie mécanique.

La turbine est reliée à un réducteur (utile lorsque des générateurs à grande vitesse sont utilisés) qui transmet l’énergie des turbines aux générateurs. Les générateurs utilisent les principes de l’induction magnétique pour transformer l’énergie mécanique en énergie électrique. L’énergie électrique est ensuite transportée jusqu’au rivage par un câblage à courant continu immergé dans les sédiments océaniques, où elle est intégrée au réseau électrique. Avant d’être transmise aux foyers, elle passe par des composants électriques tels que des convertisseurs de puissance et divers systèmes de contrôle, qui vérifient que la tension de sortie est stable.

Quels sont les principaux types de turbines ?

L’énergie marémotrice est relativement prévisible, contrairement aux sources intermittentes que sont l’énergie solaire et l’énergie éolienne, bien que l’utilisation de dispositifs à énergie marémotrice ne soit pas encore très répandue. Cependant, grâce la présence de nouveaux développements (tels que l’adoption de nouvelles turbines axiales et à flux croisés, permettant de limiter les impacts environnementaux et de baisser les couts économiques), le prix de fabrication, d’installation et d’exploitation des hydroliennes pourraient être réduits pour atteindre des niveaux compétitifs et rendre de nombreux projets viables.

Les turbines axiales – hydroliennes à axe horizontal

hydrolienne axe horizontal

Les turbines axiales, également connues sous le nom d’hydroliennes à axe horizontal, utilisent des pales qui tournent autour d’un axe parallèle à la direction du courant, se déplaçant dans une zone circulaire d’eau. Il s’agit d’une technologie éprouvée qui ressemble le plus aux éoliennes classique que l’on a l’habitude d’observer dans le paysage. Elles utilisent les principes de la propulsion par portance aérodynamique pour fonctionner. Leur conception peut aller d’une structure flottante fixe à une fixation au fond de la mer. Parmi les exemples de turbines axiales, citons SeaGen et Open-Hydro.

L’utilisation de la portance aérodynamique au lieu de la traînée rend les turbines axiales plus efficaces que les turbines à flux transversal. Cependant, elles sont structurellement plus complexes car elles dépendent de la direction du courant, et des mécanismes sont donc nécessaires pour les faire tourner et l’aligner avec le courant. Cela les rend plus chères et plus difficiles à assembler. En outre, comme la plupart des composants sont immergés, leur entretien est difficile à long terme.

Les turbines à axe vertical à flux transversal

hydrolienne à axe vertical

Les turbines à axe vertical à flux transversal utilisent des rotors dont l’axe de rotation est perpendiculaire à la direction du courant. Elles utilisent les forces de portance ou de traînée pour faire tourner les pales. Leur principal avantage est qu’elles sont indépendantes de la direction de l’écoulement et peuvent donc extraire de l’énergie quelle que soit la direction de l’écoulement. Ils sont généralement montés sur des structures fixées aux fonds marins. Parmi les exemples utilisant cette technologie, citons ceux de Kobold et Lucid Energy.

Leur conception et leur processus d’installation sont également plus simples que ceux de l’écoulement horizontal. Une conception plus simple permet également de réduire les coûts. Ils peuvent en outre être intégrés dans des structures existantes, telles que des quais par exemple. Les niveaux d’émission sonore sont également faibles, ce qui réduit leur impact sur l’environnement et les perturbations qu’ils peuvent causer à la vie marine. Toutefois, leur rendement est inférieur à celui des turbines axiales. Cela est dû au fait que leur régime (rotation par minute) est plus faible et que leur couple de démarrage est plus faible. Toutefois, certains constructeurs arrivent à limiter cet inconvénient comme Kobold qui possède des hydroliennes à axe verticale ayant un couple de démarrage élevé et qui peuvent démarrer spontanément, même en charge.

Quelles sont les perspectives pour les hydroliennes ?

Bien qu’il existe des usines qui produisent et installent des hydroliennes, comme Meygen en Écosse, le secteur est encore confronté à des défis globaux considérables. Globalement, il nécessite moins d’investissements financiers et matériels que les barrages et les lagons marémoteurs. Toutefois, des problèmes tels que son impact sur la qualité de l’eau, les collisions avec les animaux marins et la distorsion potentielle des champs électromagnétiques (qui peuvent nuire aux capacités de navigation des créatures) doivent être résolus avant que son utilisation ne soit généralisée.