Énergie marémotrice - Définition

Origine de l'énergie des marées

L'eau des océans, en raison du surcroit d'attraction lunaire du côté de la Lune et de sa valeur plus faible du côté opposé à celle-ci a, en coupe, une allure d'ellipse, dont le grand axe est orienté sur la direction Terre-Lune. La Terre tournant en 24 heures (approximativement) tandis que la Lune ne le fait qu'en 28 jours (approximativement), le mouvement de rotation de la Terre dans cette masse d'eau fixe produit le phénomène des marées.

Lorsqu'on retient cette eau par un barrage, on en freine le mouvement, et donc du même coup - d'une façon infinitésimale - la Terre. Cela a, en raison de la loi de l'action et de la réaction, un effet sur la Lune, qu'il serait possible d'étudier par une méthode d'éléments finis, mais une astuce pour le faire plus rapidement existe : puisqu'il y a conservation du moment d'inertie et que la Terre ralentit, l'effet du freinage est donc que la Lune s'éloigne (de façon infinitésimale elle aussi par rapport à sa distance).

Ce ralentissement existe de toute façon : à la fin du XIX^e siècle, l'année faisait 365,242196 jours et aujourd'hui 365,242190 jours (on remarquera que la différence porte déjà sur la 9^e décimale, alors que les astronomes travaillent plus volontiers avec 16. Un effet de huit ordres de grandeurs en dessous est donc remarqué par eux s'il se cumule sur plus d'une dizaine d'années, ce qui est le cas pour la Rance).

Les usines marémotrices ne font qu'augmenter un peu le freinage. Elles utilisent donc in fine l'énergie cinétique de rotation de la Terre, matérialisant d'une façon nouvelle un vieux rêve exprimé par Gaston de Pawlowski (de l'Institut) et d'Alphonse Allais qui était d'installer une roue dentée sur l'équateur pour récupérer le mouvement de rotation terrestre.

Les effets climatiques éventuels d'une baisse - même légère - de la vitesse de rotation de la Terre ne semblent pas à ce jour avoir été étudiés. Qualitativement, on sait qu'un ralentissement significatif :

• diminuerait la vitesse du cycle thermique terrestre (périodes diurne et nocturnes plus longues)
• augmenterait les écarts de température entre les jours et les nuits, avec pour conséquence une augmentation des mouvements atmosphériques (tempêtes...)

On peut toutefois observer qu'il s'agit de capter une énergie qui se dissipe actuellement complètement par frottement dans l'océan, essentiellement au voisinage des côtes.

Nouvelles technologies

Actuellement, des systèmes plus décentralisés sont en développement et semblent très prometteurs. Ils utilisent soit l'élévation du niveau de la mer (énergie potentielle), soit les courants de marée.

On peut notamment citer des projets tels que «Mighty Whale», «AWS» (projet de démonstration de 2 MW au Portugal), «LIMPET», «DAVIS» (Blue Energy), «Sea Snail», etc.

Une réalisation intéressante est à Hammerfest, une ville au nord de la Norvège. Hammerfest Strøm est la première usine marémotrice sous-marine. Cette usine ressemble à un moulin à vent dont les pales tournent grâce au flux et au reflux des marées et délivre 300 kilowatts (en comparaison, l'usine marémotrice de la Rance fournit 240 mégawatts).

Une vingtaine d'usines de ce type seront installées en 2004, et alimenteront environ 1 000 habitations. La principale difficulté que présente ce type d'installation (outre la corrosion) est la maintenance, la température de l'eau ne dépassant guère quelques degrés.

Les systèmes actuellement à l'étude et utilisant l'énergie des marées ont un coût comparable à l'énergie éolienne en mer. Ils pourraient donc connaître un développement rapide .

Centrale marémotrice sous-marine

Durant l'été 2002, la première centrale marémotrice utilisant les courants sous-marins fut testée au Royaume-Uni. Il existe plus de 40 sites dans ce pays riche en côtes où une telle expérience est possible. En théorie, l'énergie potentielle permettrait de générer les trois-quarts de l'électricité du pays.

Le Royaume-Uni a choisi de miser sur les courants sous-marins plus réguliers que les courants de marées de surface ou la houle. Tout dépend de la topographie locale. L'océan comporte des chenaux où des masses d'eau ascendantes ou descendantes se resserrent dans un espace réduit. Les Britanniques ont décidé de vérifier si l'utilisation de cette énergie tirée des courants marins est exploitable afin de réduire les gaz à effet de serre. Pour cela, ils ont engagé des frais colossaux pour construire un prototype de centrale marémotrice pouvant produire jusqu'à 1 580 kW d'électricité. La machine est installée dans les Shetland.

Deux « hydroplanes » de 15 mètres montés sur un socle vont osciller avec la marée afin d'activer un moteur hydraulique qui générera de l'électricité. Des pistons hydrauliques contrôlent l'angle par lequel les hydroplanes de la société Stingray doivent faire face au courant de la marée pour obtenir un maximum d'eau. Comme pour une aile d'avion, leur angle d'attaque change pour créer un phénomène « d'ascenseur » qui pousse l'hydroplane vers le haut et vers le bas. En bougeant, les hydroplanes font bouger un bras qui actionne une pompe pour faire monter de l'huile haute pression à travers un moteur hydraulique qui fait tourner un générateur électrique.

La structure fait 35 tonnes, se trouve à 20 mètres au-dessus du fond marin et fonctionnera dans des courants allant de 2 à 3 mètres par seconde. Essentiellement fabriqué en acier, l'hydroplane est renforcé par un verre plastifié. La société Stingray ne travaille que pour les marées qui bougent dans un seul et même sens. D'autres sociétés travaillent sur des hydroplanes capable de travailler sur les 4 marées.

Les experts économiques remettent en cause le coût associé à ce genre de production. Le coût estimé de l'électricité produite par ces centrales est prévu entre 4,7 et 12 pence par kWh, ce qui est plus cher que l'énergie nucléaire ou éolienne.