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Comprendre l’énergie houlomotrice

L’énergie houlomotrice est également connue sous le nom d’énergie des vagues. Cette énergie alternative pourrait grandement participer au foisonnement du mix énergétique mondial et français, en plein cœur des enjeux de la transition énergétique et pourrait permettre de se servir d’une énergie ultra renouvelable pour produire une électricité durable. Connaître son fonctionnement, son potentiel et ses perspectives de développement permet de cerner précisément cette énergie d’avenir qui risque de s’inscrire pleinement dans le développement des énergies durables si elle parvient à traiter les nombreux points techniques qui la maintiennent aujourd’hui encore à la phase d’expérimentation.  
 

Sommaire :

Comment fonctionne l’énergie houlomotrice ?

L’énergie houlomotrice tient son nom du fait qu’elle est produite à partir de la houle. La houle est le nom donné aux vagues qui se succèdent à la surface de la mer sous l’effet du vent et qui sont parfois propagées sur des distances importantes. Ce mode de fonctionnement explique également pourquoi l’énergie houlomotrice est également connue sous le nom d’énergie des vagues.
 

En se basant sur le principe que la houle produit une grande quantité d’énergie motrice, des développeurs ont imaginé de nombreuses solutions différentes pour pouvoir capter cette énergie et réussir à la transformer, de manière constante, en énergie électrique et réussir à répondre aux enjeux de la transition énergétique

Le fonctionnement de l'énergie houlomotrice

Historiquement, le premier brevet sur ce type d’énergie a été déposé par des Français, les Girard. Ces derniers se sont penchés sur le sujet dès 1799, bien conscients du potentiel existant sur une transformation de l’énergie naturelle des vagues en énergie consommable.
 

Actuellement, les différents états d’avancement connus et testés à ce jour concernent les systèmes suivants, tous présentant des avantages et des inconvénients dans leur mise en œuvre et exploitation :

  • La chaîne flottante articulée :

Le procédé le plus connu et le plus maîtrisé à ce jour pour développer l’énergie houlomotrice est fondé sur le principe de longs flotteurs alignés dans le sens du vent et perpendiculaires aux vagues. Ces derniers sont maintenus à la surface de l’eau grâce à de gros câbles sous-marins qui touchent le fond marin et donnent de la consistance à l’installation. Une turbine est ensuite activée grâce à l’oscillation des flotteurs entre eux qui permet de comprimer un fluide hydraulique. L’inconvénient de ce système se situe dans sa capacité à savoir résister à des conditions météorologiques très défavorables au milieu de l’océan.
 

  • La colonne à oscillation verticale :

Ce système est basé sur une force centrifuge activée grâce à une structure flottante installée à la surface de la mer, composée de masselottes qui se servent des mouvements de la mer pour activer une pompe. Cette pompe servira ensuite à mettre de la pression sur un fluide hydraulique et à faire ensuite tourner une turbine qui entraînera avec elle un alternateur et produira de l'énergie.
 

  • La paroi oscillante immergée :

Le mécanisme de la paroi oscillante consiste à installer une structure entièrement immergée et composée d’une paroi carrée fixée sur une tige centrale. La paroi oscillera en fonction du mouvement des fonds marins et actionnera, grâce à son mouvement, une turbine qui permettra de faire tourner un alternateur. La difficulté de ce système réside en partie sur la difficulté d’immersion de la structure selon les conditions météorologiques.
  

  • Le capteur de pression en immersion :

Le capteur de pression consiste à immerger un système en l’ancrant sur le fond marin afin que ce dernier puisse capter le mouvement orbital des vagues et puisse comprimer, par une logique de montées-descentes, un fluide hydraulique qui créera de l'énergie. Le turbinage avec ce système peut s’effectuer à terre en tirant profit d’un réseau de capteurs connectés entre eux.
 

  • La colonne d’eau :

Ce système est le plus coûteux à mettre en œuvre, car il s’appuie sur une structure flottante en acier ou en béton qui est ouverte à la base et fermée sur son dessus. Le principe consiste à ce que de l’eau entre et sorte de la structure pour comprimer et décomprimer l’air existant dans la partie supérieure de l’installation de manière alternative. Cet air comprimé fera ensuite tourner une turbine bidirectionnelle qui produira de l'énergie et de l’électricité.
 

Quel est le potentiel de l’énergie houlomotrice ?

Le potentiel de l'énergie houlomotrice

Le potentiel de l’énergie houlomotrice est intéressant, car le rendement de production devrait à terme se rapprocher de celui de l’électricité d’origine hydraulique et des barrages les plus importants. Ainsi, avec un coût de construction de centrale important, il est ensuite possible de produire massivement une énergie durable et fiable à un coût intéressant. 
 

Néanmoins, il est aujourd’hui nettement trop tôt pour se prononcer sur le potentiel de l’énergie des vagues tant cette dernière en est à la phase expérimentale avec une forte recherche-développement sur le sujet. L’ensemble des systèmes présentés sont actuellement en phase de test, grandeur nature, pour réussir à déterminer lequel de ces systèmes sera le plus rentable et le plus efficace dans la production de cette énergie maritime. 

À courte échéance, France Energies Marines estime que les coûts de production d’une énergie houlomotrice sont proches de ceux d’une énergie hydrolienne, soit entre 200 et 250 €/MWh. À titre de comparaison, le tarif final consommateur, pour un client particulier, se situe actuellement entre 130 et 140 €/MWh en tarif réglementé ou de marché. Ainsi, l’enjeu de la recherche-développement entamée est de réussir à trouver un modèle dont le coût d’une production fiable de l'énergie diminuerait dans les proportions citées. L’horizon envisagé par l’association pour une forte pénétration marché se situerait plutôt à 3 ou 4 ans.
 

Actuellement, les enjeux techniques et financiers autour de l’électricité houlomotrice tiennent surtout sur les points suivants :

  • Les installations doivent être capables de résister aux conditions les plus extrêmes qu’il est possible de rencontrer en mer comme une tempête de force 10 par exemple. À ce jour, certains systèmes sont capables de s’immerger en cas de conditions météorologiques défavorables et de produire de l'énergie.
  • Le coût du raccordement électrique pour un système situé en pleine mer et qui a vocation à produire une électricité exploitée lointainement doit être rentable.
  • Même chose pour le coût d’implantation en milieu maritime avec notamment le coût d’accessibilité et de transport, le coût relatif à l’ancrage de l’unité de production et le coût de l’installation elle-même.
  • Le coût d’entretien relatif à une évolution quotidienne dans un milieu très agressif pour des équipements de la sorte doit également être rentable.
     

Le potentiel de l’énergie houlomotrice tient donc avant toute chose à la résolution de ces problématiques techniques et financières. Leur résolution permettra le passage à une production importante et aux rendements d’échelle générés. 

Quel est le marché actuel de l’énergie houlomotrice ?

Comment s’organise l’Europe sur le sujet ?

Le marché autour de l’exploitation de la houle pour produire de l’énergie est mondial et la recherche-développement s’effectue donc aux quatre coins de l’Europe et du monde pour aboutir à des résultats satisfaisants. En Europe, ce sont essentiellement les sociétés britanniques qui sont les plus impliquées dans le développement de cette énergie prometteuse. Un soutien public important leur a permis d’acquérir une certaine avance technologique comparativement à leurs voisins du reste de l’Europe.
 

Au niveau européen toujours, l’organisme European Marine Energy Center propose une mise à disposition de sites de tests permettant d’évaluer les différents prototypes de production de l'énergie houlomotrice conçus par les acteurs du secteur. En France, un site est en test du côté du Croisic alors que d’autres existent également en Espagne, en Irlande ou en Écosse.

Les acteurs clés de l'énergie houlomotrice

À l’image d’autres énergies renouvelables, telles que le photovoltaïque ou l’éolien, la première impulsion au développement de cette énergie novatrice est un mix entre un soutien public et des initiatives privées. C’est à ce jour la seule façon viable de pouvoir faire émerger à terme une réelle nouvelle façon de produire massivement de l’énergie renouvelable.
 

Quels sont les chiffres clés de l’énergie houlomotrice ?

L’avantage de cette technologie de production d’énergie consiste à pouvoir l’exploiter sur de grandes surfaces maritimes. Ainsi, le « foncier » qui représente souvent la limite au développement des énergies comme l’éolien ou le solaire est ici moins problématique.
 

Selon certains organismes publics, la capacité mondiale de production d’énergie houlomotrice peut être estimée entre 2 000 et 8 000 TWh/an. Rien que sur la partie européenne du globe, la production annuelle relative à de l’énergie houlomotrice est estimée, selon ces organismes, à plus de 150 TWh. Cette production visée peut être obtenue avec un front de vagues au large de l’Atlantique générant une production sur une puissance installée de 45 kW par mètre linéaire.
 

En France par exemple, la capacité de production de plusieurs centrales houlomotrices pourrait être de 40 TWh/an, soit l’équivalent de 4 à 5 réacteurs nucléaires en fonctionnement. L’enjeu de l'énergie houlomotrice n’est donc pas neutre autour de la forte recherche et développement en cours sur le sujet. Plus de 50 projets sont actuellement en phase de test et les résultats obtenus permettront de clarifier le fort potentiel de cette énergie. 

Comment intégrer une énergie renouvelable à votre quotidien ?

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