Les vagues, une source d'énergie fort potentiel
Martínez de Alegría Mancisidor, Iñigo
EHUko Elektronika Aplikatuko Ikerkuntza Taldeko (APERT) ikertzailea
Ces dernières années, on a écouté avec assiduité les mots "crise de l'énergie" qui ont suscité des débats. Son origine se trouve dans le modèle insoutenable de politique de consommation d'énergie que portent les pays développés, un modèle qui, s'il n'est pas modifié, entraînera de graves conséquences.
L'organisation américaine Energy Information Administration (EIA), dans son rapport publié en avril 2011, a fait une prévision de la consommation d'énergie en 2035. Cela suppose qu'en 2035 la consommation actuelle passera de 148 milliards de kW · h en 2008 à 226 milliards de kW · h en 2035. Si l'on compare ces données aux réserves de combustibles fossiles, on peut observer qu'elles ne seront pas suffisantes pour alimenter la demande énergétique, de sorte que l'utilisation de sources renouvelables sera indispensable.
Suivant le cadre ci-dessus, une ressource renouvelable pouvant jusqu'à présent être considérée comme inconnue prend progressivement de l'importance avec le soutien d'entités privées et publiques. Cette ressource est l'énergie marine.
Énergie marine
L'énergie potentielle des mers est énorme. En outre, cette énergie peut être obtenue de plusieurs façons. La première méthode est l'exploitation des marées, basée sur l'exploitation de l'énergie potentielle libérée par le mouvement de montée et descente des marées. Pour que cette technologie soit viable, il faut recourir à des zones avec des marées supérieures à 6 m. Le Pays Basque a des marées de 1,5 à 4,5 m (2,5 m en moyenne), ce qui rendrait difficile l'utilisation de cette technologie.
La deuxième façon est d'extraire l'énergie utile de l'énergie cinétique des courants marins, de la même manière que l'éolien sort du vent. Les zones les plus appropriées sont les vergetures et les embouchures, où les vitesses de courant sont élevées (1 m/s). Sur les côtes basques les courants marins ne dépassent pas la vitesse de 1 m/s, c'est-à-dire normalement 20 cm/s.
Un autre système est l'utilisation du gradient thermique marin. Profitant de la différence de température de l'eau peut générer de l'énergie électrique. Pour cela, une différence thermique minimale de 20 °C est nécessaire, il est donc nécessaire de recourir à des zones tropicales où la surface de la mer atteint une température moyenne de 25 à 30 °C tout au long de l'année et lorsque la différence de température mentionnée est atteinte. Par conséquent, les eaux du Cantabrique ne répondent pas à ces exigences, comme le montre la carte de distribution des courants marins.
La quatrième méthode est la profitation du gradient salin. L'exploitation est obtenue de la différence saline entre les mers et les rivières par une membrane semi-perméable située à l'embouchure des rivières. Mais le littoral basque reste aussi hors de cette technologie.
Le dernier mode est d'utiliser les vagues. Le mouvement des vagues est reçu par un convertisseur de vagues pour une transformation ultérieure en électricité par différentes techniques pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques. L'utilisation de l'énergie des vagues peut se faire de la côte à des régions de profondeur supérieure à 50 m. On travaille sur le chemin pour qu'Euskal Herria devienne un pays pionnier de cette technologie, puisque, d'une part, la côte basque est un lieu idéal pour l'exploitation de l'énergie à partir des vagues et, d'autre part, on ne concentre pas dans les zones basques les caractéristiques nécessaires pour rendre viables les autres méthodes.
Énergie des vagues
L'énergie des vagues se caractérise par sa densité énergétique (2-3 kW/m 2) supérieure à celle d'autres sources renouvelables (énergie éolienne 0,4-0,6 kW/m 2 ; énergie solaire 0,1-0,2 kW/m 2), l'existence de nombreux sites d'exploitation, une ressource proche des consommateurs avec un faible impact environnemental et une prédiction plus simple que l'énergie éolienne. Cependant, il doit encore concurrencer des obstacles tels que les conditions climatiques extrêmes qui se produisent en mer, la lenteur du mouvement des vagues (~0.1 Hz) pour qu'il devienne une fréquence suffisante pour se connecter à un générateur électrique (50Hz) et les directions, phases et amplitudes irrégulières des vagues, entre autres.
Comme mentionné ci-dessus, pour générer de l'énergie à partir des vagues, il est nécessaire d'utiliser un appareil appelé convertisseur. Il existe de nombreux types de convertisseurs, mais l'un d'eux n'a pas encore été souligné au-dessus des autres. Toutes, en général, peuvent être classées en trois critères:
- Selon leur emplacement se distinguent trois types: les appareils fixés sur la côte ( onshore ); ceux situés près de la côte et dans les eaux peu profondes ( nearsohre ); et ceux situés en eaux profondes loin de la côte ( offshore ).
- Selon sa taille et sa direction, trois autres types sont ceux de petite structure par rapport à la taille de la vague (absorbants ponctuels), structure longue parallèle à la direction de la vague (atténuateurs) et structure longue perpendiculaire à la direction de la vague (terminateurs).
- En fonction de la base de fonctionnement, trois autres types : ceux basés sur la différence de pression exercée sur un flux (OWC Oscillating Water Column, effet Archimède) ; ceux contenant des corps flottants déplacés par les vagues ; et ceux qui tirent de l'énergie (systèmes de débordement ou systèmes de choc) des vagues.
Énergie des vagues sur le littoral basque
Sur la côte cantabrique il y a une puissance entre 34 et 49 kW/m, conditions dans lesquelles l'exploitation de cette technologie est viable.
Les régions les plus appropriées pour l'installation des convertisseurs de vagues sont le littoral de Bilbao à Cabo Matxitxako et le littoral d'Orio à Higer. Il existe d'autres zones appropriées mais la navigation et les accès portuaires, les mouillages ou les zones protégées par la législation environnementale ont été écartés comme zones d'exploitation.
En analysant le potentiel et la capacité énergétique des vagues basques, on peut affirmer que théoriquement l'énergie des vagues peut fournir une consommation électrique de 37 à 50% des foyers basques. D'autre part, même si les flux d'énergie les plus élevés sont en grande profondeur, il faut noter que ces régions ne sont pas les meilleurs endroits pour l'installation des convertisseurs, car leur accès et/ou leur arrivée n'est pas facile, l'entretien peut être complexe et ne sont pas très connus. Par conséquent, on peut affirmer que les zones avec une profondeur moyenne de 60 m et les zones proches de la côte sont les plus adéquates.
Projets d’exploitation de l’énergie des vagues
Euskal Herria a deux projets importants: Usine OWC de Mutriku et Biscay Marine Energy Platform (BIMEP).
L'usine de vagues de Mutriku a été connectée pour la première fois au réseau en juillet 2011. C'est une usine pilote pour l'utilisation de l'énergie des vagues et la technologie installée est du type OWC. Lorsque la vague arrive, l'eau entre dans une chambre et comprime l'air qui y est. Ensuite, le flux d'air sort par le trou supérieur en actionnant une turbine à haute pression, qui tourne à son tour un générateur, générant ainsi de l'énergie électrique. En s'éloignant de la vague, il absorbe de l'air par le trou, agissant de nouveau sur la turbine, générant de l'énergie comme avant.
L'usine est composée de 16 turbines à air de 18,5 kW (Wells), d'une capacité totale de 296 kW. Selon l'EVE, la production annuelle estimée est de 600.000 kWh, énergie suffisante pour couvrir les besoins électriques de 600 personnes. Cependant, l'objectif principal de l'usine de Mutriku est de tester et de faire connaître la viabilité de cette technologie.
Le deuxième projet, appelé BIMEP, a un autre objectif: être une infrastructure préparée pour la démonstration et la recherche de convertisseurs de vagues en haute mer. Cette zone aura une superficie de 4x2 km 2, située à 1700 m de la côte, en face du quai d'Armintza.
La zone de mer sera délimitée par plusieurs bouées. Ainsi, quatre câbles sous-marins de 5 MW de puissance canaliseront l'énergie sèche générée par les convertisseurs de vagues, qui sera ensuite destinée au réseau électrique général de distribution (132 kV/20 MW).
De plus, ces câbles seront équipés de fibre optique, ce qui permettra aux chercheurs et techniciens du centre de recherche et de contrôle d'Armintza d'obtenir des données sur la performance et le fonctionnement des convertisseurs de vagues indispensables à la recherche. À ce jour, il existe une seule usine dans le monde, l'EMEC (European Marine Energy Centre), en Écosse.
L'infrastructure devrait être achevée entre 2012 et 2013, et dans les quatre premières années de fonctionnement, 30 chercheurs travaillent à la recherche sur les différentes technologies autour de l'énergie des vagues.
Conclusions
Parmi les sources renouvelables qui composent l'énergie marine, l'énergie des vagues est celle qui reçoit le plus d'attention des organismes publics et privés. Ceci est dû à sa forte densité énergétique, à son grand nombre de sites d'exploitation et à sa proximité avec le consommateur. La côte du Pays Basque est un endroit idéal pour la production de cette technologie, et les avantages que cela peut rapporter ne peuvent être évités. De plus, grâce aux projets en cours, le chemin a commencé pour transformer Euskal Herria en une référence d'énergie des vagues.
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