L’océan, source d’énergies
Les mers et océans recouvrent les deux tiers de la surface du globe et recèlent des quantités d’énergie bien supérieures aux besoins énergétiques de l’humanité. Ces ressources en énergie ont deux origines : l’énergie solaire et les variations de la gravitation dues aux variations de positions de la Terre, de la Lune et du Soleil.
Les différences de température engendrées par les variations d’ensoleillement engendrent à leur tour l’énergie éolienne, elle-même source des mouvements d’eaux de surface, la houle ou sa manifestation sur les rivages, les vagues. Ce sont ces mêmes différences de température, au niveau des océans eux-mêmes, augmentées des différences de salinité également d’origine solaire qui provoquent les grands courants marins.
L’énergie des courants (hydro-cinétique) correspond à l’exploitation de l’énergie cinétique des masses d’eau mises en mouvement par les courants marins. Les différences de température s’établissent entre l’Équateur et les pôles. Les courants marins peuvent être localement provoqués par les variations de la gravitation dues au mouvement de la Terre par rapport au Soleil et à la Lune : il s’agit des marées.
En dehors de ces trois principales ressources qui paraissent exploitables dans le court terme, il faut citer trois autres ressources potentielles ou existantes dont l’exploitation est à ce jour technologiquement moins maîtrisée : la biomasse marine, l’énergie thermique des mers qui consiste à utiliser le faible différentiel de température entre les eaux de surface et les eaux de grande profondeur (25 à 30oC), et le gradient de salinité à l’embouchure des fleuves (équivalent à une chute d’eau de 270 mètres).
1. Les gisements
Au niveau mondial
À ce jour, les deux ressources qui paraissent exploitables sont les courants, d’origine thermique ou gravitationnelle, et la houle. Il faut, avant toute analyse, comprendre que la part de ces énergies issue du soleil subit plusieurs transformations, toutes affectées d’un rendement qui réduit forcément l’étendue de la ressource. On ne s’étonnera pas si le potentiel de l’énergie des océans est de plusieurs ordres de grandeur inférieur à celui de l’énergie solaire. On estime, par exemple, le total de la ressource des courants marins à une puissance permanente de 5 TW, ce qui pourrait satisfaire toute la consommation mondiale d’électricité mais il est environ 10 000 fois inférieur à la ressource solaire brute. Les courants n’étant, de plus, exploitables qu’à proximité des côtes, leur potentiel doit être fortement minoré en terme d’énergie réellement disponible. Il en est de même pour l’énergie de la houle qui, à partir de son origine solaire, subit deux transformations, solaire/vent et vent/houle, toutes les deux de faible rendement. Néanmoins, des facteurs de concentration géographiques peuvent être la raison de gisements exploitables tout à fait considérables en certaines zones, exactement comme l’hydraulique « terrestre » qui ne représente que quelques pour-cents de l’énergie solaire dont elle est issue mais n’en est pas moins une ressource très précieuse, grâce à la concentration dont elle fait l’objet dans les cours d’eau.
En Polynésie française
(Source : Ministère des Grands Travaux, de l’Energie et des Mines)
Certaines filières présentent un potentiel de développement basé sur des gisements dont l’estimation est aujourd’hui relativement bien connue. Il en va ainsi :
• De l’énergie houlomotrice, pour laquelle une étude récente montre que, compte tenu en particulier des forces et orientations de la houle sur Tahiti, 7 sites sont susceptibles d’accueillir des centrales électriques houlomotrices dans des conditions favorables. Ainsi la première centrale houlomotrice pilote de Papara représente t-elle un potentiel de 500 kW sur 30 m de front et 1,8 GWh garantis sur l’année.
En outre, l’équipement de l’ensemble des 4 sites les plus favorables à ce type de production est estimé à un potentiel de 8 MW pour 28 GWh garantis sur l’année pour Tahiti. Pour mémoire, sur la façade atlantique française, l’énergie houlomotrice est de l’ordre de 45 kW par mètre de ligne de côte. La ressource techniquement exploitable est estimée en Europe dans une fourchette de 140 à 750 TWh/an avec les systèmes de seconde génération développés actuellement.
• De la climatisation par eau froide des profondeurs (ou « SWAC » : Sea Water Air Conditioning) qui, si elle n’est pas à proprement parler un moyen de production d’énergie électrique, a cependant sa place dans le bouquet énergétique polynésien comme énergie de substitution, dans des proportions importantes, à l’énergie électrique. Le potentiel de production de climatisation par eau froide des profondeurs pour Tahiti, pour être valablement pris en compte, doit correspondre à un besoin répertorié en climatisation. Ainsi l’équipement des 3 zones reconnues comme pouvant être équipées sur Tahiti représente t-il annuellement un total en équivalent électrique de 38 GWh, soit environ 7 MW.
D’autres filières, en revanche, nécessitent de faire l’objet d’investigations particulières afin qu’en soient affinés les gisements potentiellement mobilisables. Ainsi :
• L’énergie produite à partir d’hydroliennes (équivalente sous l’eau à l’éolienne, à situer dans les passes ainsi que là où il y a des courants importants) est à ce jour difficile à estimer.
À titre d’exemple, une unité d’hydrolienne constituée de 2 rotors de 20 m de diamètre située à 25 m de profondeur est estimée avoir une puissance de 2 MW pour 6 GWh par an pour peu que le site soit correctement choisi.
La configuration particulière propre à chaque passe (bathymétrie*, courantologie,…) explique en grande partie la nécessité d’études au cas par cas et la difficulté d’estimation du gisement global.
• L’énergie thermique des mers (« ETM »), pour laquelle on ne recense encore aujourd’hui aucune référence d’exploitation en grandeur réelle dans le monde, mais dont les perspectives permettent d’envisager, une fois pleinement maîtrisés les coûts et les « process », une couverture totale des besoins électriques de Tahiti. À titre d’exemple, une unité ETM telle que proposée à travers le monde est estimée avoir une puissance de 5 à 20 MW pour 40 à 160 GWh par an.
Pour résumer, il faut retenir que les estimations des ressources donnent des fourchettes extrêmement larges et que ces énergies, même si elles sont variables, ont une prévisibilité bien supérieure aux énergies solaire et éolienne. Elles ont donc probablement une valeur non négligeable en terme de puissance garantie.
* mesure de la profondeur des océans
2. Les technologies Énergie houlomotrice
Depuis une trentaine d’années, des systèmes houlomoteurs dits de première génération avaient été testés dans divers pays (Japon, Inde, Portugal, Royaume-Uni, Norvège). Ils étaient généralement caractérisés par la construction à la côte de chambres d’eau oscillantes. Outre l’impact majeur représenté par l’infrastructure côtière, ces systèmes ne peuvent exploiter que l’énergie qui parvient effectivement au littoral, après dissipation sur les hauts fonds. Parmi toutes les idées développées pour récupérer l’énergie transportée par les vagues, celle qui recueille actuellement les faveurs du plus grand nombre de chercheurs consiste en la réalisation d’ouvrages généralement côtiers présentant une cavité interne (chambre) soumise à l’action des vagues à travers une ouverture immergée (voir figures ci-dessous).
