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L’hydrolienne, éolienne sous-marine

Seagen, hydrolienne de 1,2MW
crédit : Marine Current Turbines

Les hydroliennes exploitent l’énergie des courant de marées. Une source d’énergie particulièrement intéressante car elle est régulière et inépuisable. Comme une l’éolien utilise l’énergie cinétique de l’air, l’hydrolien utilise l’énergie cinétique de l’eau.

La production d’électricité est prévisible, puisque les marées peuvent être calculées à l’avance.

les courants marins constituent une ressource énergétique intéressante car la densité de l’eau est importante, 1 000 fois supérieure à celle de l’air.

Principe de foncionnement

Une hydrolienne permet de produire
autant de puissance qu’une éolienne
avec un diamètre 4 fois plus petit
crédit : Tidal Stream

La turbine de l’hydrolienne permet la transformation de l’énergie hydraulique en énergie mécanique, qui est alors transformée en énergie électrique par un alternateur.

la rotation des pales est limitée par la vitesse de cavitation en bout de pale, elle doit est inférieure à 10 m/s. Ainsi les pales des grandes hydroliennes ne tourneront qu’au rythme de 15 tours par minute et leurs effets se limiteraient aux turbulences à la sortie de l’hydrolienne.

Avantages :

Production prévisible (en fonction des marées)

Espace nécessaire réduit

Création de zones de turbulence empêchant les dépôts de sédiment et l’envasement sur le dispositif

Inconvénients :

Installation sous-marine, difficulté d’accès

Création de zones de turbulence empéchant le développement de la flore

Il faut aussi considérer que les sites préférentiels pour l’installation d’hydroliennes sont des sites de courants forts à très forts, où les conditions sont peu favorables au développement de la faune et de la flore. Les cartes marines montrent que ces zones sont exclusivement composées de roches ou de gravières de gros calibre. L’impact environnemental de l’énergie hydrolienne est actuellement étudié dans de nombreux projets de recherche et développement en Europe dans la Manche, la mer du Nord et la mer Baltique.

Réalisations industrielles, projets et prototypes

Première turbine marémotrice du monde : l’hydrolienne de la baie de Fundy (Canada)

La première hydrolienne du monde est en activité dans la baie de Fundy, au Canada. Elle produit assez d’électricité pour 100 à 150 foyers, grâce aux courants marins engendrés par les marées.

Le projet d’hydrolienne de la société Hydrohélix Énergies (France)

Le projet de la société Hydrohelix - crédit : Meretmarine

Créée en 2000 à Quimper, Hydrohélix projette de construire des hélices activées par la marée d’une puissance de 1,2 mégawatt chacune, l’équivalent d’une grosse éolienne.
Selon Cyrille Arbonnel, chargé du projet hydroliennes chez EDF, 3 000 mégawatts pourraient être produits par des hydroliennes sur le littoral français ; l’équivalent d’une centrale nucléaire comme Flamanville.

(Ouest France, 7 janvier 2005).

Prévision précise de la production Les côtes françaises sont pourtant parcourues par des marées puissantes et régulières. Le Service hydrographique et océanographique de la marine (Shom) est capable d’en prédire les fluctuations cent ans à l’avance. Les marées sont le fruit de l’attraction de la Lune, dont les mouvements sont connus avec une précision sans défaut. Rien à voir avec le vent, dont les changements de direction et de force ne peuvent être anticipés que de quatre à cinq jours au mieux, avec une précision très approximative. Contrairement aux éoliennes, l’énergie que les hydroliennes sont capables de produire peut donc être parfaitement planifiée.

Le Semi-Submersible Turbine (SST) de la société TidalStream (Royaume-uni)

Hydrolienne de la société Tidal Stream - crédit : Tidal Stream

Dans des conditions aussi extrêmes, il est difficile, voir impossible, d’installer et d’entretenir des convertisseurs d’énergie à l’aide de plongeurs ou de sous marins. Ainsi TidalStream a mis au point un appareil, le Semi-Submersible Turbine (SST), qui consiste en des turbines montées sur une bouée colonne (bouée tubulaire semi submersible placée verticalement dans la mer), amarrée par ancrage au fond de la mer grâce à un bras pivotant (voir figure). Ce bras pivotant sert lors de l’installation et de la maintenance des turbines. La maintenance s’effectue donc en surface, supprimant la nécessité de travaux sous-marins coûteux et dangereux.

Le prototype mis au point pour un SST opérant à Pentland Firth est un appareil composé de 4 turbines de 20 m de diamètre pour une puissance maximale totale de 4 MW. La comparaison de ce système avec une éolienne offshore est la suivante : l’éolienne doit posséder un diamètre de 100 m avec une vitesse du vent de 10 m/s pour avoir une puissance équivalente. De plus la base de l’éolienne, située à 25 m en dessous du niveau de la mer, est plus grande de 25% que celle du SST. TidalStream estime donc que son système sera compétitif avec les éoliennes offshore et onshore. Le coût de l’électricité produite par le SST pourrait atteindre 0,03 livres/kWh (environ 0,044 euros/kWh). Le système a été validé par des essais qui ont eu lieu dans la Tamise. Le Dr John Armstrong, responsable du design du SST, pense que le système sera opérationnel en 2010.

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