L'énergie des vagues: de plus en plus proche
Elhuyar Fundazioa
Dans les années 1970, après la fameuse "crise pétrolière", les pays les plus avancés ont commencé à développer sérieusement leurs recherches dans le domaine de l'énergie des vagues. L'objectif est que l'énergie électrique des vagues se torsionne et se rentabilise économiquement pour pouvoir l'exploiter commercialement. Les ingénieurs sont engagés dans différents endroits du monde. Et, étonnamment, dans ce domaine, les Américains ne sont pas en tête, les Européens et les Japonais sont les plus avancés. Au niveau européen, les Britanniques et les Norvégiens sont ceux qui ont le plus travaillé.
Convertisseurs de vagues
À ce jour, une douzaine de systèmes de transformation de l'énergie cinétique et potentielle des vagues ont été inventés en énergie électrique : convertisseurs de vagues, fixes et flottantes, ancrés dans le fond marin et installés sur la côte. En mer ouverte l'énergie des vagues est entre 3 et 8 fois plus grande que sur la côte. En ce sens, l'utilisation de vagues en mer libre peut être le plus approprié, mais le coût de l'énergie électrique de la mer à la terre est très élevé, de sorte que la plupart des systèmes inventés sont de se situer sur la côte ou le long de la côte.
La transformation de l'énergie de la vague en énergie utile devient d'abord un mouvement mécanique ou la pression d'un fluide pour la convertir ensuite en énergie électrique. Mais ce n'est pas facile, car tant que le cycle des vagues – période – est de plusieurs secondes, le générateur électrique doit tourner beaucoup plus vite.
L'un des premiers systèmes inventés est le "Pato Salter", inventé dans les années 1970 par le professeur Stephen Salter de l'Université d'Edimbourg. Il est composé d'une série de flotteurs de forme spéciale, environ 25, qui peuvent circuler sur un axe engourdi sur le fond marin. Face aux vagues agressives, la vague pousse le flotteur en bas vers le haut et, une fois la vague passée, le flotteur descend à la position initiale. Les flotteurs transmettent ce mouvement à l'axe et, à travers l'engrenage, il est utilisé pour déplacer le générateur électrique. Au lieu du système mécanique, le mouvement de balance des flotteurs peut être utilisé pour compresser un fluide, puis tourner la turbine en injectant le fluide dans une turbine et faire tourner le générateur électrique. C'est un système intéressant, bien qu'il exige un développement technologique.
Cependant, le système le plus développé est celui des colonnes d'eau oscillantes (Oscillating Water Column, OWC). Le système est basé sur le fait que si un conduit vertical est placé avec la partie inférieure immergée dans l'eau et est fixé pour que le tuyau reste immobile, avec le passage des vagues l'eau qui se trouve à l'intérieur du tube, la colonne d'eau, circule vers le haut et vers le bas. Si la partie supérieure du tube continent se ferme, l'air qui se trouve à l'intérieur sera comprimé lorsque l'eau monte et sera décompressé ou expansé lorsque l'eau descend. L'air est donc captivé dans le tube. Si vous circulez dans cette chambre d'air, l'air sort et pénètre avec force lorsque l'eau monte et descend. En plaçant la turbine dans ce cercle, l'air déplace le générateur électrique. Cela permet d'obtenir de l'énergie électrique.
Le problème était que la plupart des turbines ne fonctionnaient que lorsque l'air circule dans un sens. Mais ce problème est actuellement dépassé grâce à la turbine bidirectionnelle. Dans ce type de turbine (par exemple dans la turbine Wells) le rotor se déplace toujours dans le même sens, indépendamment du sens du fluide qui la traverse. Ceci est réalisé grâce à la conception spéciale des pales (voir sur le dessin la section des pales). Par conséquent, l'utilisation de ce type de turbines facilite l'obtention d'énergie électrique, puisque les générateurs électriques conventionnels – alternateurs – tournent dans un seul sens.
Ce type de convertisseurs de vagues peuvent être installés dans des zones côtières comme les falaises marines. L'avantage par rapport aux systèmes fonctionnant en haute mer réside dans le fait que le générateur électrique, la turbine et l'équipement électrique sont à terre, de sorte que les opérations de réparation et d'entretien sont beaucoup moins chères. D'autre part, la condition à l'environnement doit être prise en compte, entre autres, l'impact paysager.
Les systèmes OWC sont assez développés et ont été testés dans des endroits comme le Royaume-Uni, la Norvège et le Japon. Des OWC plus performants sont en cours de développement. Voici le convertisseur qui sera prochainement situé dans les Açores, promu par l'Union européenne: Conçue pour une puissance électrique de 400 kilowatts, elle sera la première usine pilote européenne de taille industrielle.
L'avenir ?
À ce jour, de nombreuses tentatives ont été menées pour gouverner et utiliser l'énergie des vagues, mais un système économiquement rentable n'a pas encore été atteint. Cependant, au cours des 25 dernières années, des progrès technologiques importants ont été réalisés jusqu'aux portes de la rentabilité économique. De plus, le coût de l'impact environnemental n'est pas pris en compte pour le calcul de la rentabilité économique des systèmes d'approvisionnement en énergie. Si cela était internalisé dans le coût de l'énergie, les sources d'énergie renouvelables seraient beaucoup plus rentables qu'elles ne le sont maintenant. Par conséquent, ces sources d'énergie qui peuvent désormais difficilement rivaliser sur le marché, comme c'est le cas de l'énergie des vagues, seront acceptées et appréciées grâce à l'avancée de la technologie demain ou dernier, ou à l'augmentation des prix des énergies non renouvelables.
Baleine géante
Les Japonais étudient depuis longtemps les systèmes de transformation de l'énergie des vagues. Dans les années 1970 a été lancé le prototype Kaimei, un navire avec des colonnes d'eau oscillantes. Après plusieurs tests, depuis 1987, le développement d'un nouvel artefact flottant, appelé Balée géante, a commencé. Le nouveau prototype est de 50 m de long, 30 m de large et 12 m de haut. Flottez dans l'eau, plongeant les deux tiers de sa hauteur sous l'eau. Le prototype se compose de trois chambres à air (avec une turbine) pour transformer l'énergie des vagues en énergie pneumatique. Il s'agit donc d'un ensemble de colonnes d'eau oscillantes sur l'eau, c'est-à-dire qu'elle n'est pas située sur la côte mais ancrée dans le fond marin, avec la "bouche" sur la direction des vagues. La vague entre par la bouche de la baleine, pousse l'air des chambres vers le haut, puis sort du "ventre" de la baleine. L'air comprimé déplace la turbine. À la sortie de la houle se produit une dépression dans la chambre d'air et l'air entre en haut avec force, en déplaçant de nouveau la turbine. On estime que la baleine géante aura une puissance totale de 110 kW. La baleine a plusieurs chambres de flottaison, trois derrière les chambres à air, une sur les côtés et trois autres sur la queue. L'année dernière, il a quitté la baie japonaise Gokasho, dans le Pacifique, et sera testé pendant deux ans. Au total, ils mesureront 48 variables. Les essais en mer ouverte visent à comparer les résultats obtenus avec ceux obtenus au niveau théorique et à petite échelle dans les radeaux d'essai; connaître les caractéristiques de l'absorption d'énergie, tester le système d'ancrage et connaître les charges hydrodynamiques et autres charges qui affectent la structure. Parallèlement, on analysera le comportement des systèmes en mer réelle et non dans les étangs artificiels, comme les turbines ou les générateurs, et l'influence du système sur l'environnement côtier.
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