énergie thermique des mers ou OTEC

Énergie Thermique des Mers (ETM) ou Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) : énergie renouvelable à grand potentiel énergétique

L’ETM (aussi connue sous son acronyme anglais OTEC pour Ocean Thermal Energy Conversion) est une énergie renouvelable assez méconnue mais au potentiel énergétique considérable ! L’ETM avait déjà été abordée il y a quelques années sur le forum des énergies. Remise sur le devant de la scène par les élections législatives en Polynésie, notamment à l’initiative du parti Heiura – Les Verts, il est intéressant de s’intéresser aux nouvelles avancées de cette technologie prometteuse.

Bref rappel du principe de l’ETM

Déjà évoquée par Jules Verne dans son roman « Vingt Mille Lieues sous les mers » au 19ème siècle, la production d’énergie thermique des mers est rendue possible par la différence de température entre l’eau en surface et l’eau dans les profondeurs. Il s’agit alors de pomper l’eau dans ces deux endroits à l’aide de différents tuyaux. La différence de température entre eau « chaude » venant de la surface et eau « froide » venant des profondeurs doit être au minimum de 20°, ce qui explique pourquoi cette solution n’est envisageable que dans certaines régions chaudes du globe !!

Les centrales peuvent fonctionner avec 3 types de cycles différents : cycle fermé, cycle ouvert avec production d’eau douce, ou encore cycle mixte. La mer fournit alors de l’énergie thermique qui permet de faire fonctionner un évaporateur qui à son tour produit de l’énergie cinétique. Cette énergie permet alors à une turbine de produire de l’énergie mécanique qui est à son tour transformée en énergie électrique par un alternateur. La vidéo suivante permet de mieux comprendre ce procédé. Attention toutefois, le projet NEMO qui y est abordé a finalement été mis en suspends en 2018. Il consistait en la mise en place par la France d’une centrale ETM en Martinique, mais cette dernière ne semble plus en projet.

Le rendement des centrales reste assez bas : il tourne autour des 6% seulement et une partie de l’énergie produite est ré-investie pour faire circuler l’ammoniaque dans les tuyaux. Mais l’eau de mer est une ressource inépuisable et gratuite, ce qui fait la force de cette technologie. D’autre part, contrairement à l’énergie solaire qui ne peut être produite qu’en journée, ou à l’énergie éolienne qui dépend des conditions climatiques, la production d’énergie par les centrales ETM ne connait pas d’interruptions. A terme, les centrales ETM devraient pouvoir fonctionner directement en mer, en prenant la forme de plateformes flottantes ancrées au large des côtes. Mais cette version optimisée ne semble pas encore avoir pu être mise en place. En revanche il existe déjà des centrales ETM installées sur les côtes.

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Un brevet de l’université Hainan en Chine propose par ailleurs une solution capable de coupler production d’énergie et production d’eau douce tout en résolvant les soucis de rendements évoqués ci dessus.

Un exemple de centrale ETM : la centrale Makai à Hawai

Cette centrale a été lancée en aout 2015 par le groupe américain Makai Ocean Engineering Inc sur l’île d’Hawai dans l’océan Pacifique. Elle fonctionne à l’aide d’un cycle d’ammoniaque fermé et possède une capacité de 100 KW. Elle pompe une eau chaude environnant les 24° en surface, et une eau froide à 4° en profondeur.

Dans le but de protéger les océans, les tuyaux de la centrale Makai sont fait de feuilles de Titane. Des microfiltres à leurs extrémités sont là pour empêcher que les espèces marines soient entrainées dans les tuyaux lorsque l’eau est pompée. La vidéo suivante permet un aperçu de ses installations :

En plus de sa centrale, le groupe Makai travaille également sur le perfectionnement de ses installations en mer. Ils développent et améliorent par exemple des logiciels facilitant la pose de câbles ou de tuyaux dans les fonds marins. Ils conduisent également des recherches dans le but d’améliorer l’efficience des tuyaux utilisés dans les installations marines (ETM, mais aussi climatisation par l’eau marine etc).

Bien que les informations concernant les projets ETM filtrent peu, d’autres pays tels que la Chine, le Japon, la Corée, l’Inde, ainsi que de nombreuses îles du pacifique seraient actuellement intéressé(e)s par cette technologie. Il est fort probable que plusieurs autres projets voient le jour dans la prochaine décennie.

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En Chine, plusieurs université ont déposé des brevets dans le domaine de l’énergie marine. On peut par exemple citer un brevet de l’université Yantai qui propose l’installation d’un système de type OTEC non pas sur une plateforme, mais sur un paquebot. Le système permettant alors de fournir l’énergie nécessaire pour faire avancer le paquebot. Cette idée d’utiliser l’énergie produite à bord d’un bateau pour son fonctionnement est aussi évoquée dans un brevet déposé par Ahmed BYAH. Une telle technologie, si elle se révélait efficace, pourrait révolutionner le transport en mer.

Les contraintes techniques de l’ETM

Outre la contrainte déjà évoquée de la température de l’eau, l’installation d’une centrale ETM entraine aussi d’autres préoccupations techniques. Installée sur la côte, la centrale aura besoin de tuyaux relativement longs pour pomper l’eau de mer nécessaire à son fonctionnement. Elle devra bien sur être installée au plus proche possible de la mer. La version flottante de la centrale ETM devra de son côté être solidement ancrée en mer pour ne pas dériver. Le transport de l’énergie jusque sur le continent nécessitera aussi des prouesses techniques. Une autre option envisageable serait d’utiliser ces centrales flottantes dans le but d’alimenter une activité en mer, elle aussi installée sur la plateforme flottante.

L’environnement marin nécessite également de prendre en compte les effets de la corrosion sur les installations, celle ci est particulièrement importante en eau salée. La prolifération de bactéries ou d’organismes marins vivants tels que des algues, ou encore des coquillages sur les tuyaux peut aussi nécessiter un entretien régulier. Cette prolifération est connue sous le nom de biofouling. Dans ce domaine, des recherches sont en cours pour trouver des solutions écologiques de lutte contre ce processus. Les techniques utilisées actuellement sont pour la plupart nocives pour l’environnement, mais on peut par exemple mentionner une proposition de peinture antifouling à base de silicone qui permettrait de préserver l’environnement.

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Pour aller plus loin

En supplément de la production d’énergie, les centrales ETM fonctionnant en circuit ouvert ou hybrides pourront contribuer à produire de l’eau douce à partir de l’eau de mer. D’autre part, l’eau froide puisée des profondeur des océans pourra également contribuer à climatiser certaines installations. C’est ce procédé d’utilisation des eaux profondes (sans implication d’une centrale ETM) qui a été utilisé pour la climatisation d’un hôpital public à Tahiti, en Polynésie.

Ce chantier a été réalisé avec la participation de la société française Airaro. La vidéo suivante présente brièvement cette société :

Coupler production d’électricité, production d’eau douce et climatisation à l’aide de technologies ETM permettrait de baisser drastiquement les dépenses énergétiques dans les îles du sud, tout en améliorant les conditions de vie de leurs habitants.

Les possibilités de production d’énergie par la mer ou les océans sont multiples. On pourrait par exemple citer l’énergie houlomotrice produite par les vagues, mais aussi le concept des éoliennes en mer, aussi appelé éoliennes offshore. En France, un événement international de présentation des énergies marines renouvelables a lieu chaque année, signe de l’intérêt porté sur le sujet. Nommé Seanergy, il se déroulera au Havre en Normandie entre le 15 et le 17 juin 2022.

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