L'ÉNERGIE DES VAGUES: HISTOIRE, FONCTIONNEMENT, AVANTAGES, INCONVÉNIENTS - ENVIRONNEMENT - 2025

L' énergie houlomotrice ou houlomotrice est l'énergie mécanique générée par la vague et qui se transforme en énergie électrique. C'est l'énergie cinétique de l'eau, produite par l'énergie du vent dans son frottement avec la surface des plans d'eau.

Cette énergie cinétique est transformée par les turbines en énergie électrique, étant une énergie renouvelable et propre. L'histoire de l'utilisation de cette énergie remonte au XIXe siècle, mais c'est à la fin du XXe siècle qu'elle commence à exploser.

Puissance des vagues. Source: Mostafameraji

Aujourd'hui, un grand nombre de systèmes sont proposés pour tirer parti des formes d'énergie houlomotrice. Ceux-ci incluent l'oscillation des vagues, le choc des vagues ou les variations de pression sous la vague.

Le principe général de ces systèmes est similaire et consiste à concevoir des dispositifs qui transforment l'énergie cinétique des ondes en énergie mécanique puis en énergie électrique. Cependant, la conception et la mise en œuvre sont très variables et peuvent être installées sur la côte ou au large.

L'équipement peut être submergé, semi-submergé, flottant ou construit sur le rivage. Il existe des systèmes tels que Pelamis, où le mouvement ascendant des vagues active des systèmes hydrauliques par poussée qui activent des moteurs couplés à des générateurs électriques.

D'autres profitent de la force des vagues lors du déferlement sur la côte, soit en poussant des pistons hydrauliques ou des colonnes d'air qui déplacent des turbines (exemple: système OWC, colonne d'eau oscillante).

Dans d'autres conceptions, la force de la vague est utilisée lorsqu'elle se brise sur le rivage pour la canaliser et remplir les réservoirs. Par la suite, l'énergie potentielle de l'eau stockée est utilisée pour déplacer des turbines par gravité et générer de l'énergie électrique.

L'énergie houlomotrice présente des avantages incontestables, car elle est renouvelable, propre, gratuite et a un faible impact environnemental. Cependant, il comporte certains inconvénients liés aux conditions environnementales dans lesquelles l'équipement fonctionne et aux caractéristiques des vagues.

Les conditions du milieu marin soumettent les structures à la corrosion du salpêtre, à l'action de la faune marine, au fort rayonnement solaire, au vent et aux tempêtes. Par conséquent, selon le type de système, les conditions de travail peuvent être difficiles, en particulier dans les systèmes offshore immergés ou ancrés.

De même, la maintenance est coûteuse, en particulier dans les systèmes offshore, car les ancres doivent être vérifiées périodiquement. En revanche, selon le système et la zone, ils peuvent avoir un impact négatif sur la navigation de plaisance, la pêche et les activités récréatives.

L'histoire

Elle a ses antécédents au 19ème siècle lorsque l'espagnol José Barrufet a breveté ce qu'il appelait "marmoteur". Cette machine produisait de l'électricité à partir de l'oscillation verticale des vagues et n'a été commercialisée que dans les années 80 du 20e siècle.

L'appareil de Barrufet consistait en une série de bouées qui oscillaient de haut en bas avec les vagues, entraînant un générateur électrique. Le système n'était pas très efficace mais, selon son inventeur, il était capable de générer 0,36 kW.

Aujourd'hui, il existe plus de 600 brevets pour exploiter la force des vagues pour générer de l'énergie électrique. Ceux-ci peuvent fonctionner au moyen de la force produite par l'oscillation verticale ou de celle générée par l'impact de la vague sur la côte.

Comment fonctionne l'énergie des vagues?

Convertisseur Pelamis à Peniche, Portugal. Source: Ingénieur diplômé Guido Grassow

Le fonctionnement des systèmes houlomoteurs dépend du mouvement dont vous souhaitez tirer parti des vagues. Il existe des systèmes flottants ou ancrés à terre, qui profitent de l'oscillation verticale de l'eau, tandis que d'autres captent la force du choc des vagues sur la côte.

De même, il y a ceux qui utilisent la variation de pression sous la surface de la vague. Dans certains cas, l'énergie cinétique des vagues permet de stocker l'eau de mer et de profiter de son énergie potentielle (chute de gravité) pour activer des turbines électriques.

Dans d'autres systèmes, l'énergie mécanique des vagues produit des mouvements de pistons hydrauliques ou de masses d'air qui activent des moteurs hydrauliques ou des turbines pour produire de l'électricité.

- Systèmes flottants ou ancrés à terre

Ces systèmes peuvent être semi-immergés ou submergés et tirer parti du mouvement oscillatoire provoqué par les vagues du large. Certains systèmes utilisent la force de la houle de surface et d'autres le mouvement profond.

Houle de surface

Il existe des systèmes de segments articulés, comme le Pelamis ou «serpent de mer», dans lesquels les vagues déplacent des modules articulés qui activent des systèmes de moteurs hydrauliques couplés à des générateurs électriques.

Une autre alternative est le Salter Duck, où des bouées fixées à un axe effectuent un mouvement de tangage avec les vagues, activant également des moteurs hydrauliques. En revanche, il existe toute une série de propositions basées sur des bouées dont l'oscillation active également les systèmes hydrauliques.

Mouvement de bascule profond

L'oscillateur à ondes d'Archimède se compose de deux cylindres montés en série sur une structure ancrée au fond marin. Le cylindre supérieur a des aimants latéraux et se déplace verticalement vers le bas avec la pression de la vague.

Lorsque le cylindre descend, il appuie sur le cylindre inférieur qui contient de l'air et, lorsque la pression de l'onde cède, la pression d'air pousse le système vers le haut. Le mouvement d'oscillation dans la direction verticale du cylindre magnétisé permet de générer de l'électricité au moyen d'une bobine.

Dragon de vague

Il se compose d'une plate-forme flottante attachée au fond avec des ailettes qui lui permettent de recevoir l'eau déplacée par les vagues, provoquant l'inondation de la structure. L'eau s'accumule et est ensuite mise en circulation à travers une colonne centrale à travers une turbine.

- Systèmes côtiers

Ces systèmes sont installés sur la côte et profitent de l'énergie générée par les vagues déferlantes. La limitation de ces systèmes est qu'ils ne fonctionnent que sur les côtes avec de fortes vagues.

Un exemple est le système conçu par l'ingénieur basque Iñaki Valle, qui consiste en une plate-forme ancrée à la côte en pente avec un aimant sur rails. L'onde pousse l'aimant vers le haut, elle descend par gravité et le mouvement induit une bobine pour produire de l'électricité.

Système

Il se compose d'un système de plaques qui oscillent d'avant en arrière avec le flux et le reflux des vagues et ce mouvement, au moyen d'une pompe à piston, active la turbine électrique.

Système de

Dans ce cas, il s'agit de plaques flottantes ancrées à la côte qui reçoivent la force du déferlement de la vague et activent un système hydraulique. Le moteur hydraulique entraîne à son tour une turbine qui produit de l'électricité.

Système CETO

Il se compose d'une série de bouées immergées ancrées au fond de la mer et dont l'oscillation active des pompes hydrauliques qui transportent l'eau de mer vers la côte. L'eau pompée active une turbine pour produire de l'électricité.

Des systèmes qui exploitent l'énergie potentielle

Il existe un certain nombre de systèmes qui stockent l'eau de mer dans des réservoirs puis, par gravité, peuvent activer les turbines Kaplan et produire de l'électricité. L'eau atteint les réservoirs entraînés par la vague elle-même, comme dans le système TAPCHAN (Tapered Channel Wave Power System) ou le SSG Wave Energy (Sea-wave Slot-cone Generator).

Systèmes de colonnes eau-air

Dans d'autres cas, la force de l'eau entraînée par les vagues est utilisée pour déplacer une colonne d'air qui, lorsqu'elle passe dans une turbine, génère de l'électricité.

Par exemple, dans le système OWC (Oscillating Water Column), l'eau contenue dans le flux des vagues entre par un conduit et entraîne l'air intérieur. La colonne d'air monte à travers une cheminée et passe à travers la turbine pour sortir.

Lorsque l'eau se retire dans le reflux des vagues, l'air rentre dans la cheminée, déplaçant à nouveau la turbine. Cela a une conception qui le fait bouger dans la même direction dans les deux flux.

Un autre système similaire est l'ORECON, où l'oscillation de l'eau à l'intérieur de la chambre entraîne un flotteur qui à son tour presse l'air pour qu'il passe à travers la turbine. Ce système fonctionne également en déplaçant l'air dans les deux sens.

avantage

Ferme à vagues. Source: P123

Énergie renouvelable

C'est une énergie provenant d'une source naturelle pratiquement inépuisable comme les vagues de l'océan.

La source d'énergie est gratuite

La source d'énergie houlomotrice est constituée des vagues océaniques, sur lesquelles aucune propriété économique n'est exercée.

Énergie propre

L'énergie houlomotrice ne génère pas de déchets et les systèmes proposés jusqu'à présent pour son utilisation ne génèrent pas non plus de déchets pertinents dans le processus.

Faible impact environnemental

Toute interférence dans l'environnement aquatique ou côtier génère un certain impact environnemental, mais la plupart des systèmes proposés sont à faible impact.

Association à d'autres fins productives

Certains systèmes houlomoteurs permettent l'extraction de l'eau de mer pour effectuer des procédés de dessalement et obtenir de l'eau potable, ou pour la production d'hydrogène.

Par exemple, ceux dont l'opération consiste à collecter et stocker l'eau de mer sur la côte, comme le TAPCHAN et le SSG Wave Energy.

Désavantages

La plupart des inconvénients ne sont pas absolus, mais dépendent du système de vagues spécifique que nous évaluons.

Force des vagues et régularité

Le taux de production d'énergie dépend du comportement aléatoire des vagues en régularité et en force. Par conséquent, les domaines dans lesquels l'utilisation de cette énergie peut être efficace sont limités.

L'amplitude et la direction de l'onde ont tendance à être irrégulières, de sorte que la puissance entrante est aléatoire. Cela rend difficile pour l'appareil d'obtenir des performances maximales sur toute la gamme de fréquences et le rendement de conversion d'énergie n'est pas élevé.

Entretien

L'entretien des ouvrages concernés entraîne certaines difficultés et certains coûts, compte tenu des effets corrosifs du salpêtre marin et de l'impact des vagues lui-même. Dans le cas des installations offshore et immergées, le coût de la maintenance est augmenté par les difficultés d'accès et la nécessité d'une surveillance périodique.

Conditions climatiques et environnementales en général

Les structures permettant de capter l'énergie des vagues et de la convertir en énergie électrique sont soumises à des conditions extrêmes en milieu marin. Il s'agit notamment de l'humidité, du salpêtre, des vents, des pluies, des tempêtes, des ouragans, entre autres.

Les tempêtes impliquent que l'appareil doit supporter des charges 100 fois supérieures à la valeur nominale, ce qui peut endommager ou endommager totalement l'équipement.

La vie marine

La vie marine est également un facteur qui peut affecter la fonctionnalité des équipements tels que les grands animaux (requins, cétacés). D'autre part, les bivalves et les algues adhèrent à la surface de l'équipement, provoquant une détérioration importante.

Investissement initial

L'investissement économique initial est élevé, en raison de l'équipement requis et des difficultés de son installation. L'équipement nécessite des matériaux et des revêtements spéciaux, des systèmes hermétiques et d'ancrage.

Impact sur les activités anthropiques

Selon le type de système utilisé, ceux-ci peuvent affecter la navigation, la pêche et l'attraction touristique de la région.

Pays qui utilisent l'énergie des vagues

Centrale à vagues de Motrico (Espagne). Source: Txo

Espagne

Bien que le potentiel de la mer Méditerranée soit faible en termes d'énergie houlomotrice, il est très élevé en mer Cantabrique et dans l'océan Atlantique. Dans la ville basque de Mutriku, il y a une centrale électrique construite en 2011 avec 16 turbines (300 kW).

À Santoña (Cantabrie), il existe une autre centrale houlomotrice qui utilise 10 bouées immergées pour profiter de l'énergie d'oscillation verticale des vagues et produire de l'électricité. Aux îles Canaries, plusieurs projets sont en cours pour augmenter l'énergie des vagues grâce aux conditions favorables de leurs côtes.

le Portugal

En 2008, la société Ocean Power Delivery (OPD) a installé trois machines Pelamis P-750 situées à 5 km au large des côtes portugaises. Ceux-ci sont situés près de Póvoa de Varim, avec une puissance installée de 2,25 MW.

Ecosse (Royaume-Uni)

La technologie OWC est utilisée sur l'île d'Orkney, où un système a été installé depuis 2000 appelé LIMPET. Ce système a une production maximale de 500 KW.

Danemark

En 2004, un projet pilote de type Wave Dragon a été installé au Danemark, ses dimensions étant de 58 x 33 m et d'une puissance maximale de 20 KW.

Norvège

L'installation d'une usine pour le système d'énergie houlomotrice SSG à Svaaheia (Norvège) est en cours.

États Unis

En 2002, un projet pilote de dispositif Power Buoy a été installé dans le New Jersey, avec une bouée offshore mesurant 5 m de diamètre, 14 m de long et d'une puissance maximale de 50 KW.

En Oregon, une usine pilote SSG Wave Energy a été installée dans le port de Garibaldi. De même, à Hawaï, ils font la promotion des sources d'énergie renouvelables et, dans le cas de l'île de Maui, la principale source renouvelable est l'énergie des vagues.

Références

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   Weebly. En ligne: taperedchannelwaveenergy.weebly.com