Energie Thermique des Mers

 

 

 


L’énergie thermique marine :

 

L'océan tropical est un vaste capteur d'énergie solaire et ses eaux de surface, un immense réservoir de chaleur. La circulation océanique qui contribue, avec la circulation atmosphérique, à l'apport de chaleur, depuis les régions tropicales vers les pôles, et à l'établissement des climats, crée une stratification relativement stable entre l'eau de surface, chauffée par le soleil, et l'eau profonde, froide en provenance des régions polaires. Dans toute la région intertropicale la température de l'eau descend régulièrement jusqu'à 4° C à 1000 mètres de profondeur, alors qu'à la surface elle est souvent supérieure à 20° C, (voir figure de la thermocline ci-contre).L'idée d'exploiter ce phénomène naturel pour produire de l'énergie est née en France, au 19e siècle. Plusieurs procédés ont été expérimentés. Ils sont fondés sur le principe de thermodynamique selon lequel il est possible d'obtenir du travail mécanique à partir d'un transfert de chaleur entre deux sources à températures différentes...Une manière de prélever de l'énergie de l'océan est de tirer parti de cette différence de température entre l’eau de surface et l’eau profonde de l'océan, qui dépasse 20°C dans la zone tropicale (elle est bien moindre sous nos latitudes métropolitaine : de l'ordre de 10 °C). La technologie employée est simple : canalisations, échangeurs thermiques, pompes et turbine. La technologie ETM peut utiliser une centrale en circuit Ouvert (utilisation exclusive de l’eau comme moteur de travail) ou en circuit Fermé (utilisation de l’ammoniac comme fluide de travail). A la réunion, c’est le circuit fermé qui a été privilégié en raison d’une meilleure connaissance technologique de ce dernier et d’une faisabilité dimension des composants plus accessible.

 

I)                  Fonctionnement

Une centrale ETM est constituée:

 

 1. D'un sous-système de production d'énergie, avec comme composants principaux:

* l'évaporateur dans lequel un fluide dit « de travail » passe de la forme liquide à la forme vapeur grâce à l'apport de chaleur transmis par circulation de l'eau chaude de surface,

* le condenseur, où la vapeur est condensée, refroidie par circulation d'eau froide profonde, après être passée dans une turbine,

* la turbine où le fluide de travail sous forme vapeur se détend et permet une conversion d’énergie thermique en énergie mécanique qui transmet ensuite son énergie à un turboalternateur pour une production d’énergie électrique.

2. D'un sous-système d'alimentation en eau, froide et chaude, pompée en surface et en profondeur dans l'océan : conduite d’eau chaude en surface, conduite d’eau froide jusqu’à 1000m de profondeur et pompes associés pour remonter cette eau jusqu’au système énergie.

3. De l'infrastructure, qui supporte et abrite tous les composants nécessaires au fonctionnement de l'usine, aussi appelé flotteur.

4. D’un système solide d’ancrage de la centrale.

 

II) Schéma explicatif :

III)            Points positifs :

La ressource ETM est abondante, stable, disponible 24 heures sur 24, tous les jours de l’année. Cela représente un important avantage comparé aux autres sources d’énergie renouvelables ayant souvent un nombre d’heure de fonctionnement plus ou moins limité (solaire, éolien, …). De plus la ressource est prévisible. Largement distribuée et facile d'accès pour de nombreux pays situés dans la ceinture intertropicale, l’ETM représente donc une source d’énergie renouvelable considérable.

 

-Cette ressource en eau profonde peut être utilisée pour la production d’électricité mais également pour développer de nombreux autres produits dérivés telles que la production d’eau douce, la climatisation par eau froide profonde, l’aquaculture, l’agriculture par irrigation d’espaces verts en particulier. Ces potentiels de développement en font une énergie d’autant plus intéressante à développer.

 

- Peu de frais de fonctionnement.

- Pas de confinement ou de stockage de l’eau.

- Pas d’émission de CO2.

 

IV)          Points négatifs :

 

-         Faible rendement thermique et investissement initial conséquent. Cependant, l’efficacité de la centrale et sa production permette tout de même une balance positive de la production en sortie, sans quoi cette technologie ne pourrait voir le jour : autrement dit, l’énergie produite est supérieure à l’énergie consommée pour le pompage de l’eau en profondeur en particulier.

-         Evaporateur volumineux et encrassement possible par les algues. Cette problématique d’encrassement est cependant sujette à des études scientifiques afin de mettre en place des traitements dits anti-fouling.

-         Utilisation de l’ammoniac. Souvent éprouvé par l’industrie. Bien que le circuit et les technologies sont ainsi étudiés afin d’annihiler tous risque et danger lié à l’utilisation de ce fluide de travail qui s’avère être le plus adapté et est déjà connu dans de nombreuses installations industrielles.

-         Impacts sur la faune et la flore possibles, ainsi que sur les cétacés ou autres espèces marines : positif ou négatif d’ailleurs. Ces problématiques environnementales et sur le milieu font état de nombreuses études afin de les résoudre avant mise en mer.

-         Impacts thermique globaux faible mais existant (Refroidissement en surface de 0.05°C en surface au bout de 30ans et un réchauffement inférieur a 1°C à 800m de profondeur.

V) La production énergétique.

 

En clair, exploiter cette différence de température signifie créer une machine thermique. Il faut pour cela créer de vastes circulations d'eau : avec une conduite de l’ordre de 1,5 m de diamètre allant à 1000 m de profondeur on peut envisager la production de quelques MW, le diamètre de la conduite n’étant cependant pas proportionnel à la puissance produite, une centrale ETM peut produire plusieurs MW (pour comparaison, une éolienne comme il en existe à la Réunion produit 275kW).  L’installation d’un parc de centrale ETM sur plusieurs sites autour de l’île pourrait ainsi produire d’ici quelques années 15 à 20% du besoin en électricité de l’île !, La production d’énergie par ETM visée à la réunion tourne autour d’environ 100MW (contre 30MW pour l’énergie de la houle et quelques trentaines de MW également pour l’éolien).

 

VI) Site d’étude et de production potentiel

 

L’ETM nécessite une certaine, profondeur en fonction de la distance à la côte adaptée. Il faut en effet pouvoir aller pomper l’eau froide profonde peu loin des côtes pour un raccord accessible électrique. Une zone d’activités portuaires pour la maintenance est également favorable, notamment dans le cadre d’une centrale pilote qui sert de démonstration et nécessite donc plus de suivi. La Pointe des Galets fait partie des 4 à 5 meilleurs sites Réunionnais pour la ressource ETM et a ainsi été choisi pour la mise en place de cette centrale pilote démonstrateur qui devrait voir le jour d’ici 2014 à 8-9km du Port. (cf. figure 1). Les autres sites visibles sur la carte (en rose) correspondent à d’autres sites de ressource ETM qui pourraient accueillir dans une seconde phase d’industrialisation/commercialisation des centrale ETM pour la production future d’énergie propre sur notre île.

Pour des raisons de problème technique, nous vous invitions a visualier la carte cité ci-dessus sur le document dactylographié joint avec l'adresse URL du site. Merci d'avance.


 VII) Etat du Projet.

 

L’ARER a mené depuis 2002 auprès de La Région un travail de veille sur les filières technologiques des Energies Marines. Parmi celles-ci une sous filière « Energie Thermique des mers » (ETM) est apparue pertinente à La Réunion, et à priori valorisable le long des nos cotes.

L’ETM est décrite à moyen et long terme comme potentiellement le « nucléaire des zones intertropicales ».  Voici les différentes étapes par lesquelles est passé le projet avant de pouvoir avancer que la réunion est dans une phase d’expérimentation (projet national GERRI) des énergies du futur :

 

2009: Mise en place d’un partenariat R&D avec DCNS/ARER/Région pour réaliser une étude de faisabilité d’un Démonstrateur ETM à La Réunion.

2010-mi 2012: Etudes de levée de risques

 

 

VIII) Financement :

 

Budget: 6,67 M (Plan de relance 5 M, DCNS 1 M, Région 670 k). Financements actés en Juillet 2009 (visite de F. Fillon), convention signée avec la région 13 Octobre 2009

 



 

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