Les océans et les mers du monde sont d’excellentes sources d’énergie renouvelable en raison de la puissance contenue dans les mouvements des vagues et des marées. Exploiter l’énergie cinétique du mouvement des vagues et des courants marémoteurs et l’utiliser pour la production d’électricité contribuera à augmenter l’approvisionnement en combustibles fossiles et autres énergies renouvelables.

Cependant, la construction d’infrastructures associées à l’énergie marémotrice n’avance pas aussi vite que celles liées à d’autres sources renouvelables comme les parcs éoliens et les centrales hydroélectriques. L’une des raisons de l’adoption tardive de la technologie est le coût de la capture de l’énergie marémotrice.

Les dépenses d’équipement sous-marin et de construction pour un projet marémoteur nécessitent des capitaux importants, ce qui rend la technologie coûteuse. Pourtant, l’investissement sera sûrement rentable à long terme, d’autant plus que le monde a besoin d’autant de sources d’énergie alternatives que possible.

Qu’est-ce que l’énergie marémotrice ?

L’énergie marémotrice est créée par le mouvement des marées et des courants océaniques. La montée et la chute de l’eau, également appelée flux de marée, est une forme d’énergie cinétique qui peut être utilisée pour produire de l’électricité. Mais d’abord, cette énergie doit être capturée. Alors que les éoliennes exploitent l’énergie éolienne et que les panneaux solaires absorbent l’énergie du soleil, les turbines marémotrices jouent un rôle déterminant dans la récolte de l’énergie contenue dans les marées et les courants.

Comment obtenir de l’énergie marémotrice

L’exploitation de la puissance des marées implique plusieurs méthodes.

Turbines marémotrices

Les turbines marémotrices fonctionnent comme des éoliennes, sauf qu’elles travaillent sous la surface de l’eau tandis que leurs homologues éoliennes travaillent au-dessus de celle-ci. L’air en mouvement fait tourner les éoliennes tandis que les courants océaniques font tourner les pales des turbines marémotrices. Fixées au fond de la mer, les turbines profitent du fort flux de marée dans la région.

La force du courant pousse les aubes de la turbine, qui font alors tourner un rotor relié à un générateur de marée. L’énergie provenant des générateurs marémoteurs est ensuite utilisée pour la production d’électricité.

Comme l’eau est 800 fois plus dense que l’air, les rotors des turbines marémotrices sont plus petits que ceux des éoliennes. En tant que tels, ils peuvent être positionnés beaucoup plus près les uns des autres, ce qui signifie qu’ils occupent moins d’espace.

Barrages de marée

Un barrage de marée est une structure similaire à un barrage. Il est généralement installé dans les entrées de marée ou les lagunes qui connaissent une plage de marée de plus de 5 mètres. Il se compose généralement de portes d’écluse, de turbines, de barrages et d’écluses.

Les écluses d’un barrage de marée contrôlent le niveau et le débit de l’eau. Ils permettent à l’eau d’entrer pendant les grandes marées et de s’écouler pendant les basses marées à travers des turbines marémotrices positionnées au bas de la structure.

Un système marémoteur utilisant des barrages produit de l’électricité selon les mêmes principes utilisés dans les centrales hydroélectriques, sauf que les courants de marée s’écoulent dans les deux sens au lieu de se déplacer d’une zone de haute altitude.

Clôtures de marée

Une clôture de marée combine les caractéristiques d’un barrage de marée et d’une turbine de marée. Alors que les turbines marémotrices sont installées individuellement sur le fond de la mer, les clôtures marémotrices sont une chaîne de turbines à axe vertical reliées au fond de l’océan.

En raison de l’attraction gravitationnelle de la lune, les marées refluent et s’écoulent, et le mouvement de l’eau produit une quantité importante d’énergie. Les clôtures de marée captent cette énergie. Comme pour les barrages de marée, la force des courants de marée se déplaçant à travers les aubes de la turbine génère de l’électricité. Mais contrairement à un barrage de marée qui bloque l’écoulement de l’eau, les clôtures de marée laissent passer l’eau.

Coût de l’énergie marémotrice

Plusieurs facteurs déterminent les coûts de construction et d’entretien de tout projet, en particulier ceux impliquant une infrastructure étendue. Pour l’énergie marémotrice, l’état et l’emplacement de la centrale marémotrice ou de la centrale marémotrice affecteront les coûts initiaux de construction des installations qui exploiteront l’énergie marémotrice.

En général, les turbines marémotrices sont plus gourmandes en capital que celles utilisées pour les projets éoliens en mer, et une centrale marémotrice est l’une des installations renouvelables les plus coûteuses. Les dépenses en capital élevées proviennent principalement des travaux d’ingénierie complexes et importants nécessaires à la construction, à l’installation et au raccordement de la centrale au réseau électrique.

Étant une technologie relativement nouvelle, il existe peu de données permettant de tirer des chiffres précis concernant les coûts. L’examen de plusieurs projets d’énergie marémotrice existants a permis de fournir des conseils financiers concernant les coûts initiaux et de maintenance de l’énergie marémotrice.

Pour produire suffisamment d’énergie pour rentabiliser l’investissement, l’énergie marémotrice dans des régions comme le Canada coûte environ 0,66 Canadian Canadien par kWh à installer. En revanche, il faut environ 0,2 à 0,3 dollar par kWh pour construire des turbines pour des projets éoliens en mer.

En général, la production d’électricité pour l’énergie marémotrice coûte généralement de deux à neuf fois plus cher que le prix moyen de pointe de l’énergie éolienne.

Centrales marémotrices dans le monde

Pour mieux comprendre si l’énergie marémotrice vaut l’investissement, jetons un coup d’œil à certaines des plus grandes centrales marémotrices au monde.

Centrale marémotrice de Sihwa (Corée du Sud)

Cette centrale marémotrice est l’installation d’énergie marémotrice la plus étendue et la plus coûteuse au monde, avec une puissance installée de 254 MW. Construit en 2011, il a nécessité un capital de 298 millions de dollars.

Composé de 10 générateurs, il transforme l’énergie marémotrice en électricité représentant plus de 550 GW par an à l’aide de turbines à bulbes immergées.

L’analyse des coûts de construction et de sa capacité générée montre que la centrale marémotrice de Sihwa coûte 117 per le kWh à installer. Pendant ce temps, les consommateurs paient 0 $.02 par kWh pour l’électricité qu’il produit.

Station marémotrice de La Rance (France)

Cette centrale marémotrice, située à l’embouchure de la Rance en Bretagne, en France, a été mise en service en 1966, ce qui en fait la plus ancienne station marémotrice au monde. C’est également le deuxième plus grand projet marémoteur au monde.

Au moment de la construction, l’installation électrique nécessitait une dépense en capital de 115 millions de dollars. En ajustant ledit montant en fonction de l’inflation, le coût de l’énergie marémotrice de cette centrale électrique ces derniers temps est de 382 dollars le kWh et l’électricité qu’elle génère varie entre 0,04 et 0,12 dollar le kWh.

Centrale d’Annapolis Royal (Canada)

Située dans la baie de Fundy en Nouvelle-Écosse, au Canada, cette station d’énergie marémotrice est la troisième plus grande au monde. La construction a commencé en 1980 et la centrale a commencé à produire de l’énergie en 1984.

Pendant l’exploitation de l’usine, sa capacité maximale était de 50 gigawatts-heures par an. C’est assez d’électricité pour 4 500 foyers.

La centrale a été mise hors service en 2019 en raison d’une défaillance de l’équipement.

Centrale marémotrice de Jiangxia (Chine)

C’est la plus grande centrale marémotrice de Chine et la première construite en Asie. Le projet a commencé en 1974, et la première turbine est entrée en service en 1980, avec une capacité de pointe de 500 W.

L’ajout de plus de turbines au fil des ans a ajouté à la capacité de la centrale marémotrice, qui s’élève maintenant à 6,5 GWh par an.

Énergie marémotrice de Kislaya Guba (Russie)

Construite en 1968, la centrale marémotrice de Kislaya Giba n’avait une capacité initiale que d’environ 0,4 MW. Il a été fermé pendant une décennie et, à sa réouverture en 2004, de nouveaux équipements et les progrès technologiques ont entraîné une augmentation de la production d’électricité. Sa capacité s’élève désormais à 1,7 MW.

L’énergie marémotrice En vaut-elle la peine ?

Bien que l’énergie marémotrice ait tendance à être plus prévisible que l’énergie solaire ou éolienne, l’amplitude des marées varie généralement d’un site à l’autre. À l’échelle mondiale, la variation varie entre près de zéro et plus de 16 mètres (52 pieds). De plus, les marées refluent et s’écoulent en fonction de l’attraction gravitationnelle exercée par les corps célestes. Cela signifie que toutes les zones ne sont pas des sites idéaux pour exploiter la puissance des marées.

En moyenne, par rapport à d’autres énergies renouvelables plus populaires comme le solaire, l’éolien, la géothermie et l’hydroélectricité, l’énergie marémotrice affiche un facteur de charge inférieur, généralement compris entre 20% et 35%. En effet, une centrale marémotrice fonctionnant à marée basse ne génère de l’énergie que la moitié du temps. Pour un fonctionnement économique, la plage de marée doit être d’au moins 7 mètres.

La production d’énergie marémotrice est également limitée à la période où les marées changent parce que l’énergie cinétique provient du mouvement de l’eau pendant ces périodes. Ainsi, la production maximale d’électricité à partir des centrales marémotrices n’a lieu que toutes les 12 heures environ, à mesure que les marées refluent ou s’écoulent. Dans les 6 heures entre le changement des marées, aucune production d’électricité ne se produit.

En ce qui concerne les coûts, l’utilisation de l’énergie marémotrice pour la production d’électricité est moins compétitive que l’utilisation d’autres fournisseurs d’énergie renouvelable. Le facteur de charge plus faible et les périodes de pointe de production limitées sont les raisons de cet inconvénient de prix.

Par exemple, bien que l’énergie marémotrice soit plus fiable que l’énergie éolienne, l’électricité provenant de l’énergie marémotrice est deux à neuf fois plus chère que le prix moyen de celle provenant de l’énergie éolienne.

Avantages de l’énergie marémotrice

• Respectueux de l’environnement: L’énergie marémotrice est une source d’énergie verte car une centrale marémotrice produit de l’électricité sans émettre de gaz à effet de serre. En raison de la menace du réchauffement climatique, les sources d’énergie à zéro émission jouent un rôle majeur dans la lutte contre le changement climatique.
• Prévisibilité: Les marées refluent et s’écoulent en raison de la force gravitationnelle exercée par les corps célestes qui font que les marées changent chaque jour. Cette prévisibilité facilite la construction d’installations et la création de systèmes qui fonctionnent efficacement avec l’énergie marémotrice.
• Puissance de sortie élevée: En raison de la densité de l’eau (environ 800 fois plus dense que l’air), les turbines marémotrices génèrent des quantités d’énergie plus élevées que leurs homologues éoliennes de même taille.
• Efficacité: En raison de la densité de l’eau, il est facile de produire de l’électricité en utilisant l’énergie marémotrice. Même des vitesses d’eau aussi basses que 1 mètre par seconde (2,2 miles par heure) peuvent générer de l’énergie, tandis que les éoliennes nécessitent généralement un taux de 3 à 4 miles par seconde (7 à 9 miles par heure) pour commencer à générer de l’énergie. Ainsi, les turbines marémotrices font le travail même lorsque les conditions de l’eau sont loin d’être idéales.
• Renouvellement: Les marées coulent toujours, et elles le font dans de nombreux endroits à travers le monde. De plus, exploiter la puissance créée par les courants de marée ne diminue pas l’énergie qu’ils peuvent générer à l’avenir et n’épuise pas la source. Cela rend l’énergie marémotrice véritablement renouvelable.

Inconvénients de l’énergie marémotrice

• Coût: La technologie derrière l’énergie marémotrice entraîne des coûts élevés. Les centrales marémotrices sont généralement situées en mer. Ainsi, ils doivent être robustes, ce qui entraîne une augmentation exponentielle des dépenses de construction. Les composants et l’équipement doivent également être fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion plus coûteux.
• Impact sur la vie marine: Les poissons et autres créatures marines peuvent se coincer dans les turbines et les barrages peuvent perturber l’écoulement naturel de l’eau.
• Limites de localisation: Les centrales marémotrices doivent être construites près des côtes où les courants sont les plus robustes, limitant ainsi les sites aux États côtiers. Dans certains cas, les stations sont éloignées du réseau, ce qui rend le transport de l’électricité qu’elles produisent plus coûteux.
• Entretien: En raison de leur proximité avec la mer, la corrosion peut faire des ravages sur les machines, de sorte qu’un entretien régulier et plus intensif est nécessaire.

Faq

Réflexions finales

Exploiter la force générée par les marées augmentera les réserves d’énergie provenant de sources propres et vertes. C’est un scénario bienvenu car la fréquence et les impacts du changement climatique s’intensifient.

Cependant, l’énergie marémotrice étant une technologie relativement nouvelle, son adoption pose de nombreux défis. Sur le plan économique, l’énergie marémotrice ne semble pas compétitive en raison des énormes dépenses en capital nécessaires à l’infrastructure. Les tarifs d’électricité des centrales marémotrices sont nettement plus chers, ce qui dissuade les services publics d’ajouter de l’énergie marémotrice dans leur mix énergétique.