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RÉSUMÉ
Les océans du globe recèlent maintes sources d'énergie renouvelable, aujourd'hui quasiment inexploitées. Il existe de nombreuses technologies de récupération de l'énergie des vagues, présentées avec les moyens d'essais associés. L'ordre de grandeur de la ressource est présenté à l'échelle du globe et pour la façade Atlantique de la France métropolitaine. Ensuite, on présente les différents principes de récupération, les nouvelles tendances ainsi que quelques éléments de rendement et d'analyse technico-économique. Enfin, on expose les moyens d'essais que le développement d'un système houlomoteur nécessite de mettre en oeuvre.
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Aurélien BABARIT : Ingénieur de recherche au laboratoire LHEEA (CNRS UMR6598) de l'École centrale de Nantes
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Hakim MOUSLIM : Ingénieur de recherche au laboratoire LHEEA (CNRS UMR6598) de l'École centrale de Nantes
INTRODUCTION
Les océans du globe recèlent maintes sources d'énergie renouvelable, aujourd'hui quasiment inexploitées. Ce sont :
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l'énergie marémotrice, bien connue en France avec l'exemple de l'usine marémotrice de la Rance ;
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l'énergie des courants avec les hydroliennes ;
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l'éolien offshore (énergie du vent en mer) en grande profondeur, où il est nécessaire de concevoir des fondations flottantes innovantes ;
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l'énergie thermique des mers, dans les zones tropicales, où on exploite la différence de température entre les eaux chaudes de surface, et les eaux froides des grandes profondeurs (1 000 à 2 000 m) ;
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l'énergie des gradients de salinité, à l'embouchure des fleuves où on exploite la différence de salinité entre l'eau douce et l'eau de mer grâce à la pression osmotique ;
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et enfin l'énergie des vagues, ces vagues qui animent la surface des océans. C'est la récupération de cette dernière forme d'énergie marine qui fait l'objet de cet article.
À l'échelle du globe, l'estimation du potentiel techniquement exploitable pour la ressource « énergie des vagues » est d'environ 30 000 TWh/an (1 TWh = 1 milliard de kWh). En rapprochant ce chiffre de la consommation énergétique mondiale en 2008, de l'ordre de 100 000 TWh, on se rend compte que l'énergie des vagues n'est pas l'unique solution définitive à la crise énergétique, mais qu'elle peut représenter une contribution non négligeable.
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2. Technologie houlomotrice
2.1 Principes de fonctionnement
À l'heure actuelle, plus d'un millier de brevets de dispositifs destinés à récupérer l'énergie des vagues ont été déposés, et plus d'une centaine de ces dispositifs houlomoteurs sont en cours de développement de par le monde.
Il serait fastidieux de détailler toutes ces technologies. Heureusement, elles reposent, dans leur immense majorité, sur l'un des trois principes de fonctionnement suivants :
-
les systèmes à déferlement (overtopping devices) ;
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les systèmes à colonne d'eau oscillante (oscillating water column OWC) ;
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les systèmes à flotteurs actionnés par la houle (wave activated bodies ou oscillating bodies).
Sur cette base, il est alors possible de bâtir une classification des systèmes, dont la plus couramment admise est celle établie par Falcão . Elle est présentée sur la figure 3, dans une version légèrement modifiée pour mieux rendre compte des différentes catégories de systèmes à flotteurs actionnés par la houle. En gras sont indiqués des exemples de technologies.
Cette classification recouvre l'immense majorité des systèmes houlomoteurs qui ont été proposés jusqu'alors. Notons cependant qu'elle n'est pas complètement exhaustive (quelques systèmes de turbine à houle, basés sur l'utilisation de profils portants, ont ainsi été imaginés au Danemark, Pays-bas et aux États-Unis).
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Le principe de ces systèmes (figure 4) consiste à faire déferler les vagues sur une rampe inclinée afin de remplir un réservoir. En moyenne, la hauteur d'eau obtenue dans ce réservoir est légèrement supérieure au niveau moyen de la mer. Il existe...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - F. de O. FALCAO (A.) - Wave energy utilization : a review of technologies. - Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(3), p. 889-918 (2009).
-
(2) - BABARIT (A.), HALS (J.) - On the maximum and actual capture width ratio of wave energy converters. - In Proc. Of the 9th European Wave and Tidal Energy Conference, Southampton, UK, 5-9 sept. 2011.
-
(3) - BABARIT (A.), HALS (J.), MULIAWAN (M. J.), KURNIAWAN (A.), MOAN (T.), KROKSTAD (J.) - Numerical benchmarking study of a selection of wave energy converters. - Renewable Energy, 41, p. 44-63 (2012).
-
(4) - MULTON (B.) - Énergie thermique, houlogénération et technologies de conversion et de transport des énergies marines renouvelables, - Éditions Hermès (2012).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
European Wave and Tidal Energy Conference http://www.ewtec.org
International Conference on Ocean Energy
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ANEMOC http://anemoc.cetmef.developpement-durable.gouv.fr/
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École Centrale de Nantes http://www.ec-nantes.fr
SEM-REV http://www.semrev.fr
France Energies Marines http://www.france-energies-marines.org
European Energy Association http://www.eu-oea.com
International Energy Agency - Ocean Energy Systems http://www.ocean-energy-systems.orf
IPANEMA http://www.ipanema2008.fr
France Telecom Marine https://marine.orange.com/fr/
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