Énergie maréthermique
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L'énergie maréthermique (ou énergie thermique des mers (ETM)) est produite en exploitant la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans. Un acronyme souvent rencontré est OTEC, pour Ocean thermal energy conversion.

Principe

En raison de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) qu'occupent les mers et les océans de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...), ils se comportent comme un gigantesque capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension...) pour :

  • le rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend des ondes...) (direct : flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le...) solaire absorbé par l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.) ou indirect : rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) de la Terre réfléchi par l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre)
  • l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) (elle-même dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la quantité dont elle dépend, son argument, change. Plus précisément, une...) de l'énergie solaire)

Bien qu'une partie de cette énergie soit dissipée (courants, houle (La houle est un mouvement ondulatoire de la surface de la mer. C'est une oscillation sinusoïdale régulière qui est légèrement différente des vagues car...), frottements, etc..) une grande partie réchauffe les couches supérieures de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des courants marins. Approximativement...). C'est ainsi qu'à la surface, grâce à l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du vent. Le...), la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) est élevée (elle peut dépasser les 25°C en zone intertropicale) et; en profondeur privée du rayonnement solaire, l'eau est froide (aux alentours de 2 à 4 °C, sauf dans les mers fermées, comme la Méditerranée, dont le plancher ne peut être "tapissé" par les "bouffées" d'eaux froides polaires qui "plongent", au nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de 106 000 000 km² en fait le deuxième par la taille derrière l'océan Pacifique. Il s'est formé par...), avec un débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une...) moyen de 25 millions de m3/seconde [1].

De plus, les couches froides ne se mélangent pas aux couches chaudes. En effet, la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme...) volumique de l'eau s'accroît lorsque la température diminue ce qui empêche les eaux profondes de se mélanger et de se réchauffer.

Cette différence de température peut être exploitée par une machine thermique (La théorie des machines thermiques s'attache à la description et à l'étude physique de certains systèmes thermodynamiques qui permettent de transformer l'énergie thermique en...). Cette dernière ayant besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins...) d'une source froide et d'une source chaude (Une source chaude est une source dont l'eau sort du sol à une température élevée, chauffée par un processus géothermique. Il y a des sources chaudes tout autour du monde, sur tous les continents...) pour produire de l'énergie, utilise respectivement l'eau venant des profondeurs et l'eau de surface comme sources.

Histoire

Idée

On attribue généralement à Jules Verne (Jules Verne, né le 8 février 1828 à Nantes et mort le 24 mars 1905 à Amiens, est un écrivain...), l'idée d'utiliser les différences de températures de la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) pour produire de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de...). Dans son livre, Vingt mille lieues sous les mers, il fait référence aux " eaux de surface et les eaux profondes des océans pour produire de l'électricité " et cela, dès 1869.

C'est le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot...) français Arsène d'Arsonval, qui conceptualisa la première fois cette idée. Il voulait mettre en relation les eaux chaudes, de surface, avec les eaux froides, de profondeur. Mais dans les années 1880, la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) existante n'est pas encore capable de réaliser un prototype.

Première application

Il faudra attendre 1930, et le français Georges Claude, fondateur de l'entreprise Air liquide (Air liquide est un groupe industriel français d'envergure internationale, leader mondial des gaz industriels, c'est-à-dire des gaz pour l'industrie, la santé, l'environnement.), pour voir le premier prototype construit.

Son prototype, une centrale de 50kW utilisait l'eau de surface chaude (aux alentours de 25-27°C),et de l'eau pompée à plus de 700 m de profondeur (à environ 11°C). Celle-ci était construite au large de Cuba.

Aujourd'hui

Les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...) actuellement (2004) qui réalisent le plus de recherches dans ce domaine sont les États-Unis et le Japon. C'est principalement à cause des chocs pétroliers des années 1970, que la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) a véritablement commencé. Les premières "estimations" de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'énergie qui pourrait être produite sans nuire à l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) viennent d'être publiées.

A priori, avec les techniques envisagées (exploitation de la différence de température entre surface et fond), cette énergie n'est exploitable que dans les zones intertropicales ; ailleurs, la différence de température entre la surface et le fond est insuffisante pour obtenir un rendement suffisant, et donc une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) suffisante pour pomper l'eau froide à grande profondeur et alimenter une machine thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...) (on se rappelle que le rendement d'une telle machine dépend de la différence de température entre la source chaude et la source froide).

En plus de l'énergie, les systèmes envisagés permettraient la climatisation (La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les conditions climatiques (température, humidité, niveau de poussières, etc.) d’un local pour des...) (utilisation directe de l'eau froide pompée), et éventuellement l'utilisation (cultures marines) des nutriments piégés en grande quantité dans les couches froides de l'océan, où la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus...) est impossible.

Impact environnemental (L'impact environnemental est l'ensemble des modifications de l'environnement, qu'elles soient négatives ou positives, dues à un organisme ou à un produit.)

La production d'énergie maréthermique (L'énergie maréthermique (ou énergie thermique des mers (ETM)) est produite en exploitant la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans. Un acronyme souvent rencontré est OTEC, pour Ocean thermal...) ne fait pas intervenir de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) et donc ne rejette pas de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule...) (CO2) qui est un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres...).

Cependant ce système implique l'utilisation de très larges volumes d'eau. Durant le pompage (Le pompage est un phénomène aérodynamique qui intervient dans un compresseur. Il s'agit d'une instabilité aérodynamique qui donne naissance à des ondes longitudinales. Une inversion du sens...) de cette eau, de nombreuses espèces vivantes peuvent être entraînées et tuées (poissons, larves, etc..)

De plus, l'utilisation de chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) est fréquente pour éviter le développement des dépôts marins. Celui-ci endommage l'écosystème.

Note

  1. voir l'article Upwelling (La Remontée d'eau[1] (Upwelling en anglais) est un phénomène océanographique qui se produit lorsque de forts vents marins (généralement des vents...)
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