Les océans représentent près de 70% de la surface terrestre. Pourtant, on sous-exploite l’énergie marine. En effet, en 2019, les énergies marines faisaient partie de la catégorie “autres EnR”, comptant seulement pour 1,6% du mix électrique français.
Or, la France possède l’un des plus grands potentiels d’énergies marines en Europe. Le gouvernement français estime qu’il est possible d’implanter entre 2000 et 3000 MW au large des côtes françaises. Le potentiel des énergies marines se concentre principalement au large de la Normandie, de la Bretagne et des Pays de la Loire. Dans de moindres mesures, des opportunités existent au large de l’Aquitaine, du Languedoc Roussillon et de la région Provence-Alpes-Côtes d’Azur.
Le développement des énergies marines devrait s’accélérer dans les prochaines années en France et en Europe, grâce au Green Deal. Ce pacte vert porté par la commission européenne permet à de nombreux projets de production d’énergies renouvelables marines de voir le jour.
Dans cet article, nous allons porter notre attention sur les principaux projets de production d’électricité en mer, et notamment les énergies :
- éoliennes offshore ;
- houlomotrices ;
- issues des courants marins ;
- marémotrices ;
- maréthermiques.
Ces différents moyens de production ont un véritable rôle à jouer mais on va voir qu’ils ne peuvent être utilisés qu’en complément d’autres moyens de production électrique.
L’énergie éolienne offshore : l’énergie marine renouvelable la plus répandue en Europe
L’éolien en mer connaît un développement rapide en termes de puissance produite. En effet, fin 2019, il existait près de 110 sites éoliens en Europe. En cumulé, cette puissance s’élève à près de 22,1 GW. On retrouve la majorité de ces sites en mer du nord, au large des côtes du Royaume-Uni, du Danemark, de l’Allemagne, de la Belgique et des Pays-Bas.
Cela s’explique en partie par la faible profondeur de la mer du nord, facilitant l’ancrage des éoliennes et la présence d’un vent fort et régulier. Des zones au large des côtes françaises sont à l’étude, notamment au large de Saint-Nazaire et de Saint-Brieuc.
Un développement qui s’accélère en France
La France est actuellement en retard sur ce développement de l’éolien offshore. Le premier projet d’éolien offshore voit actuellement le jour au large de Saint-Nazaire. Il sera constitué de 80 éoliennes proposant l’équivalent de la demande de 400 000 foyers. On le mettra en service en 2022, à 12 km des côtes. Ce parc assurera 20% de la consommation de la Loire Atlantique.
Au total, neuf projets sont en cours d’études ou d’installation en France. Le dernier en date est le projet d’éolien offshore situé au large de l’île d’Oléron, qui devrait produire entre 500 MW et 1 GW d’électricité. Ce site produira l’électricité pour 1,2 million d’habitants, selon le premier ministre.
Ces projets doivent permettre à la France de remonter dans le classement des producteurs d’électricité à partir d’éoliennes offshores.
Quels sont les avantages et limites de ce moyen de production ?
Cette source énergétique, bien que davantage exposée à des vents marins forts, reste par nature intermittente. Cette intermittence est d’ailleurs une des raisons de l’arrivée des smart grids sur le réseau électrique français.
Ce moyen de production crée également des débats sur la préservation visuelle de l’horizon, ainsi que l’impact sur la vie marine. De nombreux pêcheurs, au large de Saint Brieuc, manifestent leur mécontentement car ils estiment que l’installation des éoliennes offshores va éloigner les poissons des côtes, et compliquer la pêche.
Le développement des éoliennes flottantes va peut-être réduire les craintes des pêcheurs en ce qui concerne leurs niveaux d’activité. Une autre technologie
L’énergie houlomotrice : une phase de test avant une industrialisation des procédés
La seconde énergie marine est l’énergie houlomotrice. Elle se base sur l’énergie de la houle pour produire de l’électricité. Il existe plusieurs technologies qui utilisent l’énergie de la houle pour faire tourner une turbine :
- la chaîne flottante articulée ;
- la variation de pression marine ;
- la paroi oscillante immergée ;
- la colonne à oscillation verticale ;
- le capteur de pression immergé…
Selon la technologie utilisée, la puissance électrique varie. Pour l’instant, les technologies ne sont pas fiables pour une installation et une utilisation massive. Néanmoins, plusieurs projets sont à l’étude, notamment au large de Saint-Nazaire. En effet, depuis 2019, la société Geps Techno teste Wavegem, une bouée produisant de l’électricité à partir de la houle. La puissance totale de ce dispositif est de 150 KW, issue à 80% de la houle et 20% des panneaux solaires.
Le cas de l’Île d’Ouessant
Pour l’heure, les hydroliennes sont adaptées pour des courants marins puissants, à l’image de l’île d’Ouessant. L’entreprise Sabella a immergé en 2019 une hydrolienne afin d’alimenter la population de l’île, où le prix de l’électricité est déjà très élevé. L’objectif est de tirer profit du courant Fromveur, à proximité de l’île. Sur la première année de test, l’installation a permis de générer 5% des besoins en électricité des habitants d’Ouessant.
Le potentiel hydrolien sur toute la façade atlantique est très important, selon les données fournies par la Nasa. Cela encourage l’utilisation de l’énergie marine.
Un test dans la rade de Brest
Début juillet 2022, un prototype de rade muni d’un système capable de capter l’énergie houlomotrice est en test dans la rade de Brest. Ce prototype mesure 4,5 mètres de long, et 6 mètres de profondeur. Le coût de ce prototype approche le million d’euros, entre étude de conception, la construction et son installation. Cette rade est capable de transformer 60% de l’énergie des vagues en électricité. Puis, en 2024, Dikwe, nom donné au projet, se lancera dans une troisième étape, avec un test grandeur nature, avec une construction en béton, doté d’une puissance d’1 MW.
L’énergie des courants marins : place à l’hydrolien !
Selon la topographie des fonds marins, des courants plus ou moins forts peuvent se créer. D’ailleurs, le courant de la Jument, le courant le plus fort d’Europe, est situé au sein du golfe du Morbihan. Il peut atteindre une vitesse de 4 mètres/seconde.
Ces courants peuvent être convertis en électricité, grâce à l’installation d’hydroliennes. Ce moyen de production est assez peu développé en France, malgré un potentiel de production électrique intéressant. L’ADEME estime son potentiel entre 2 et 5 gigawatt.
Néanmoins, les hydroliennes ont une limite : leur coût de production. En effet, il s’établit entre 185 et 250/MWh, soit le double de la production éolienne. Plusieurs acteurs se sont lancés dans cette aventure, et misent sur une réduction des coûts au fur et à mesure des années, à l’image des éoliennes.
Ce type de projet peut ainsi aider la filière à se développer et proposer un rapport prix/MWh plus attractif à l’avenir. Cette technologie est assez complémentaire de l’énergie marine dite marémotrice.
L’énergie marémotrice : un secteur à fort potentiel mais qui nécessite des investissements importants
L’énergie marémotrice se base sur la différence de niveau entre la mer et le bassin. La marée montante va venir remplir le bassin par une canalisation où se trouve une turbine. Cette turbine, grâce à la force de la mer, va tourner et ainsi créer de l’électricité.
C’est le cas du barrage de la Rance, construit en 1966 à proximité de Saint-Malo en Ille-et-Vilaine. Ce barrage a une capacité de production de 254 MW, soit l’équivalent de la consommation de 225 000 habitants. Pionnier en la matière, le barrage de la Rance est le seul en France et en Europe continentale à user de cette méthode pour produire de l’électricité à partir des marées.
Il existe également des hydroliennes qui utilisent la force du courant de la mer pour faire tourner des turbines. Basé sur la même technologie que les éoliennes terrestres, cette technologie est en cours d’installation au nord de l’Ecosse, pour une puissance totale de 398 MW. Ce projet va permettre d’alimenter en électricité près de 175 000 foyers.
L’énergie marémotrice : des niveaux de production électriques intéressants, décarbonés mais intermittents
Ce moyen de production répond à première vue aux enjeux environnementaux actuels, car il offre un niveau de production intéressant, capable de fournir une ville moyenne entière. De plus, il ne produit pas de déchets néfastes pour l’environnement.
Cette production électrique offre l’avantage d’être totalement décarbonater. A l’heure de la lutte contre le réchauffement climatique, cette production est la bienvenue.
Néanmoins, comme l’énergie houlomotrice, elle est très intermittente à cause des horaires de marées. De plus, le réchauffement climatique actuel fait varier les niveaux originaux des eaux, impactant le potentiel de production d’électricité.
Enfin, ce moyen de production demande des investissements conséquents et impacte la faune et flore environnantes. Dans l’estuaire de la Rance, le barrage provoque notamment un envasement de la zone.
L’énergie thermique des mers : une production énergétique idéale pour les zones intertropicales
L’énergie maréthermique se base sur la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes des océans, afin de produire de l’électricité. Pour se faire, les eaux chaudes passent par un évaporateur qui dirige la vapeur créée vers une turbine. Une fois que cette vapeur est passée dans la turbine, elle passe par un condensateur pour retrouver un état liquide.
Pour que cette méthode de production d’électricité, il faut réunir deux conditions :
- Une différence de température minimale de 20 degrés entre les eaux de surface et les eaux profondes ;
- Les fonds marins doivent être à une profondeur d’environ 1000 mètres.
Les zones intertropicales réunissent ces conditions. Des pays comme l’Australie, le Japon ou encore Taïwan. On estime le potentiel global de ce moyen de production à 10 000 TWh/an. A titre de comparaison, la France en 2020 a produit sur toute l’année 500 TWh. D’ailleurs, le potentiel de production électrique de la France par maréthermie est estimé en 2020 à 1,4 TWh.
Des scientifiques mènent des études sur l’île de la Réunion pour implanter une plateforme maréthermique d’une puissance de 10 MW. Cette plateforme permettrait à l’île d’être plus autonome énergiquement, et de se détacher du charbon.
Cette méthode de production est donc très intéressante en termes de volumes globaux de production et d’environnement. En effet, elle a l’avantage de ne produire aucun gaz à effet de serre. Néanmoins, sa principale faiblesse est son rendement. On l’estime à 2 ou 3%, ce qui implique un coût par MWh proche de 500€.
L’énergie marine, un secteur à développer
Finalement, toutes ces nouvelles méthodes de production énergétique sont écologiquement très intéressantes, et rentrent dans le cadre de la transition énergétique. Néanmoins, elles ont également de nombreuses faiblesses, qui complexifient leurs développements.
Malgré ce constat, ce sont de véritables solutions d’avenir pour des zones non connectées au réseau de transport électrique, afin de devenir autonome en énergie. On peut espérer dans les prochaines années que les innovations apportées à ces technologies facilitent leurs déploiements et réduisent le coût par MWh.
De plus, la commission européenne a présenté en novembre 2020 sa stratégie pour développer l’énergie marine, pour atteindre la neutralité carbone en 2050. Elle souhaite ainsi passer la capacité de production des éoliennes offshores de 12 GW à 60 GW, d’ici 2030, et 300 GW d’ici 2050. Entre l’envie de l’Europe et les innovations apportées, il est probable de voir ces technologies se démocratiser au large de nos côtes.
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