Les différentes formes d’énergie marine et leurs avantages

L’énergie marine utilise les ressources du milieu marin pour produire de l’électricité renouvelable. Hydrolienne, houlomotrice, marémotrice, éolienne en mer, thermique des mers et osmotique : il existe six sortes d’énergies marines. Leurs technologies se servent des vagues, de la houle ou encore des marées. Ces énergies sont inépuisables et souvent prédictibles. Toutefois, leur développement est freiné par des coûts élevés d’installation et de maintenance ou des contraintes techniques et topographiques. Grâce à son immense potentiel énergétique, la filière des énergies marines pourrait contribuer à l’avenir à un mix d’énergie mondial plus axé sur les technologies renouvelables.

Vagues, marées, vent : qu’est-ce que l’énergie marine ?

L’énergie marine ou les énergies marines renouvelables (EMR) désignent toutes les technologies générant de l’électricité grâce aux ressources du milieu marin. Elles s’appuient sur le mouvement des vagues, celui des marées, la puissance des courants marins, la force du vent en mer ou encore les différences de températures entre eaux de surface et plus profondes.

Les énergies marines font partie de l’économie bleue, qui englobe notamment l’exploitation durable des ressources marines et la recherche de technologies propres au service des énergies renouvelables. L’exploitation de ces EMR est encore peu développée à grande échelle dans le monde. Face au potentiel incontestable de la filière, de plus en plus de projets devraient voir le jour.

6 énergies marines renouvelables (EMR) différentes

Les énergies marines renouvelables sont multiples. Chacune utilise un élément de l’océan ou des fleuves pour fonctionner. Certaines infrastructures existent déjà (marémotrice, éolien en mer). D’autres sont au stade de la recherche et du développement (énergie osmotique et ETM).

L’énergie hydrolienne : les courants marins

Cette EMR utilise l’énergie des courants marins. Le mouvement de la mer enclenche la turbine des hydroliennes, sortes d’éoliennes subaquatiques munies de pales. L’énergie mécanique se transforme en électricité grâce à un alternateur. Les hydroliennes sont immergées à 40 mètres de profondeur.

L’énergie houlomotrice : le mouvement des vagues

L’énergie houlomotrice s’appuie sur la houle, le mouvement des vagues causé par le vent. Bloquée par un obstacle (flottant ou côtier), l’énergie cinétique des vagues permet de produire de l’électricité. Chaîne flottante articulée, paroi oscillante immergée, piège à déferlement : plusieurs systèmes sont à l’étude ou déjà disponibles.

L’énergie marémotrice : la puissance de la marée

Le marnage est au cœur de l’énergie marémotrice. Il s’agit de la différence de hauteur d’eau mesurée entre les niveaux d’une marée haute et d’une marée basse consécutives. Le flux et le reflux de la marée remplissent ou vident un bassin de retenue. Des turbines actionnent un générateur d’électricité. Une seule usine marémotrice fonctionne en France, celle de la Rance en Bretagne.

L’énergie éolienne offshore : la puissance du vent

L’éolien offshore s’appuie sur la puissance des vents en mer. Les installations sont de deux sortes. Les éoliennes ancrées reposent sur des installations fixes. Elles s’adaptent à des profondeurs de 60 mètres maximum. Les éoliennes flottantes reposent sur une fondation flottante reliée aux fonds marins par des lignes d’ancrage. Elles peuvent être installées à des centaines de mètres de profondeur.

L’énergie thermique des mers : la différence de température entre eau de surface et eau profonde

L’énergie thermique des mers (ETM) résulte de la différence de températures entre les eaux superficielles et plus profondes. Exploitée par un moteur thermique, elle permet la production d’électricité. Cette technologie fonctionne dans les régions tropicales où la température en surface avoisine les 25°C et celle des profondeurs (1 km) les 5°C.

L’énergie osmotique : la différence de salinité entre eau de mer et eau douce

L’énergie osmotique se fonde sur la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce des fleuves. L’électricité est produite par la différence de pression générée entre les deux eaux, séparées par une membrane semi-perméable.

Les avantages des énergies marines renouvelables

Les énergies marines renouvelables (EMR) sont par nature inépuisables et vertes. Mais chacune revêt bien d’autres avantages.

Hydrolien : des courants marins prévisibles à long terme

Le grand avantage de l’énergie hydrolienne est sa prédictibilité. Les courants demeurent relativement stables. En découle une production d’électricité régulière et prévisible. Une hydrolienne peut fonctionner à pleine puissance de 11 à 14 heures par jour. Plus petite, elle est aussi puissante qu’une éolienne. Son faible impact visuel et sonore est un autre avantage.

L’énergie houlomotrice exploitable sur un vaste espace

Les mers et les océans sont le terrain d’exploitation de l’énergie houlomotrice. Or, l’eau recouvre 70 % de la surface de la Terre. Sur ce vaste espace, la houle ondule en continu. Cela confère à cette énergie renouvelable une disponibilité constante. Le mouvement des vagues est prévisible plusieurs jours à l’avance à travers des simulations de conditions de vent.

Énergie marémotrice : une filière de production d’électricité fiable

Une centrale marémotrice peut dépasser les 100 ans d’exploitation. C’est bien plus que les autres sources produisant de l’électricité. En prime, cette énergie assure une production énergétique fiable et prédictible grâce au mouvement perpétuel des marées. La seule usine marémotrice de France, celle de la Rance en Bretagne, produit 500 GWh/an.

Éolien offshore : une technologie dotée d’une grande capacité de production

Au large, la puissance des vents est constante. Le potentiel de production d’électricité de l’éolien offshore est important. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), l’éolien en mer pourrait produire 420 000 TWh/an en 2040. Ce chiffre couvre quasiment la demande énergétique mondiale. Contrairement aux installations terrestres, les éoliennes en mer sont peu visibles, car installées derrière la ligne d’horizon.

ETM et osmotique : deux énergies encore en phase de recherche et développement

Ces deux énergies marines sont en phase de recherche. Prévisibles, elles ne dépendent pas des conditions météorologiques. En région intertropicale, l’ETM est abondante et disponible toute l’année. L’énergie osmotique pourrait être exploitée par n’importe quel pays doté d’embouchures de fleuves.

Les défis et les inconvénients des énergies marines

L’exploitation des énergies marines renouvelables (EMR) n’est pas simple. Coûts élevés, conséquences environnementales, contraintes techniques freinent son développement à grande échelle.

Des coûts d’investissement et d’exploitation élevés

Dans un environnement marin, les coûts d’investissement, d’installation et d’exploitation atteignent rapidement des sommets. C’est notamment le cas pour des projets hydroliens ou éoliens offshore. En 2010, au Royaume-Uni, un projet marémoteur et hydrolien sur l’estuaire de la Severn a dû être abandonné en raison de son prix (24 milliards d’euros).

L’adoption de l’énergie osmotique est également freinée par le prix élevé de la production et du nettoyage des membranes semi-perméables. L’ETM souffre d’un faible rendement électrique par rapport aux investissements nécessaires.

La maintenance en milieu marin est un autre défi. Les opérations sont plus risquées et coûteuses sur un projet d’énergies marines renouvelables comme l’éolien offshore. Par ailleurs, en pleine mer, la corrosion marine attaque les installations hydroliennes et houlomotrices.

En phase de construction du projet, un effet néfaste sur la faune marine

La construction de projets d’énergies marines renouvelables (EMR) n’est pas sans conséquence. Les travaux d’installation de systèmes marémoteurs ou éoliens en mer perturbent les écosystèmes marins. Les émissions sonores ont un effet délétère sur les poissons et les mammifères, lors des travaux de construction, mais aussi de maintenance.

Des difficultés techniques et topographiques

L’hydrolien peine à trouver des sites dotés de puissants courants de marée. Ils sont liés à des rivages particuliers. Les projets d’énergie houlomotrice doivent être améliorés pour résister aux conditions extrêmes des tempêtes en pleine mer qui les rendent moins fiables.

Quant à l’éolien en mer, il reste tributaire des conditions météo. Leur variabilité peut entraîner une intermittence dans la génération d’énergie. L’intermittence régit d’ailleurs le fonctionnement de la plupart des énergies marines renouvelables (EMR).

Les projets d’énergie thermique des mers sont limités par la topographie. Ils ne sont implantables qu’en régions intertropicales où les variations thermiques en mer sont d’au moins 20°C. La mauvaise performance actuelle des membranes de l’énergie osmotique limite son développement.

Les perspectives d’avenir pour l’énergie marine : un immense potentiel énergétique

En 2020, l’Agence internationale pour les énergies renouvelables jugeait le potentiel de l’énergie marine immense. Certains projets sont cependant encore au stade de développement. Hors éolien en mer et solaire flottant, les énergies marines pourraient produire « entre 45 000 et plus de 130 000 TWh par an ». Elles couvriraient alors plus du double de la demande énergétique mondiale.

En France, la côte Atlantique est propice au développement de projets houlomoteurs. Des sites de test existent au Croisic ou dans les Landes. Le potentiel hydrolien français est également important. Le projet Flowatt, soutenu par l’État, est développé en Normandie. La France d’outre-mer pourrait accueillir des projets d’ETM.

Seule installation de ce type en France, l’usine de la Rance en Bretagne fonctionne toujours au rythme des marées. Très coûteuse, la mise en œuvre de projets liés à cette énergie marine n’est pas prévue. En revanche, l’Union européenne s’est engagée à atteindre une capacité de 60 GW d’éolien en mer d’ici 2030.

Malgré son potentiel, l’énergie marine est peu exploitée dans le monde. Pour l’instant, cette filière renouvelable n’a pas atteint la maturité nécessaire pour être développée à grande échelle. Des projets de recherche sont en cours dans plusieurs pays. À long terme, les technologies liées aux énergies marines pourraient verdir le mix énergétique mondial.

 

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