• Print
  • Decrease text size
  • Reset text size
  • Larger text size
16/04/2018

Les énergies marines : la nouvelle vague d’énergies renouvelables

Avec 70% de la surface de la Terre recouverte par les mers et les océans, le potentiel théoriquement exploitable des Energies Marines Renouvelables (EMR) est gigantesque. Il se situe entre 20 000 et 80 000 TWh/an, soit une à cinq fois la consommation mondiale d’électricité. Pourtant, les EMR représentent à l’heure actuelle seulement 0,03% de la production mondiale d’énergie renouvelable (EnR). De nombreuses technologies existent (énergie du vent, des courants, des marées, des vagues, des gradients de températures et de salinité), mais ont des degrés de maturité et des perspectives de développement spécifiques. Les territoires insulaires ont donc une carte à jouer avec les EMR qui leur permettraient d’obtenir leur indépendance énergétique et de réduire leurs émissions de CO2, actuellement très importantes à cause des centrales au fuel et au charbon. La France, disposant du deuxième espace maritime au monde (11 millions de km² dont 97% en outre-mer), s’est fixée pour objectif « de parvenir à l’autonomie énergétique dans les départements d’outre-mer à l’horizon 2030, avec comme objectif intermédiaire 50% d’énergies renouvelables à l’horizon 2020 », lors de la Loi de transition énergétique pour la croissance verte en 2015. Les EMR sont un réel levier pour le développement des EnR en outre-mer et dans tous les territoires insulaires. Quelles opportunités présentent donc les EMR pour l’avenir et, en particulier, pour les territoires insulaires ?

Bilan de la filière EMR : un développement technologique hétérogène

 

La filière des EMR regroupe une large gamme de technologies permettant de convertir l’énergie en électricité. Ces technologies n’ont pas toutes le même degré de maturité, ni le même potentiel.

Comme le montre le graphique ci-dessous, les technologies les plus matures sont l’énergie marémotrice et l’éolien offshore posé, respectivement en exploitation depuis 1966 (usine marémotrice de la Rance, France) et 1991 (parc éolien offshore Vindeby, Danemark). L’hydrolien et l’éolien offshore flottant ont tous les deux des degrés de maturité avancés, proche d’un développement industriel. Les autres technologies renouvelables en mer sont pour la plupart au stade de la recherche et de l’expérimentation.

Cliquer sur l'image pour l'agrandir.

 

Enjeux techniques des différentes EMR et coûts associés

 

Outre les difficultés techniques liées à l’innovation en tant que telle (performance des systèmes permettant de transformer l’énergie mécanique en énergie électrique), les principales difficultés techniques sont liées à la fiabilité de ces installations. En effet, les EMR fonctionnent au moins 20 à 25 ans (durée de vie d’un parc) dans un milieu marin hostile (tempête, fatigue des matériaux, corrosion, bio-fouling[i]). Le secteur des EMR doit parvenir à un taux de fiabilité très élevé, tout en limitant les coûts afin de concurrencer les solutions énergétiques actuelles.

 

Enjeux techniques

Les défis techniques et économiques sont présents notamment au niveau de la tenue en mer des ouvrages, l’ancrage des fondations, les procédés et moyens d’installations ainsi que l’architecture électrique et les câbles sous-marins. En effet, le raccordement a des impacts sur les coûts et aussi sur les délais de mise en production des projets (files d'attente, contraintes réglementaires, sites d'atterrage protégés, demande mondiale de câbles saturant l’offre).

Les énergies marines renouvelables présentent aussi des caractéristiques techniques propres à chaque technologie considérée ; intermittence, distance à la côte, profondeur d’eau. L’énergie des courants océaniques, l’ETM, ou bien l’énergie osmotique, produisent de l’électricité de manière continue, ce qui est un gros avantage pour le réseau et les prévisions de production. A l’inverse, l’électricité basée sur l’énergie des marées (marémotrice ou courant des marées avec des hydroliennes) est intermittente, mais bien plus prédictible que l’énergie éolienne.

Concernant les technologies pas encore matures comme le houlomoteur, l’ETM, ou encore l’énergie osmotique, des défis techniques sont encore à relever. La technologie houlomotrice nécessite d’exploiter une grande partie de l’énergie incidente des vagues et d’utiliser des matériaux souples, légers et résistants. La technologie ETM se doit de réduire la consommation des pompes puisant l’eau au fond de la mer (baissant actuellement le rendement de l’ETM), et prévenir des risques environnementaux liés au fluide caloporteur et aux potentielles fuites dans la mer. De plus, l’ETM étant principalement situé dans les zones intertropicales, les centrales se doivent de résister aux risques cycloniques, l’ancrage doit donc être parfaitement étudié. Enfin, le défi le plus structurant de la technologie osmotique est d’augmenter le rendement de la membrane actuellement assez faible (1 à 3 W/m², nécessitant donc des membranes de très grande surface) et développer le système de désalinisation. Il est à noter que cette technologie a une contrainte géographique puisque qu’elle nécessite de se trouver à l’embouchure entre un cours d’eau douce et une réserve d’eau salée afin de pouvoir fonctionner.

 

Coût de la technologie

Le coût des énergies marines est difficile à évaluer car il y a actuellement encore trop peu de déploiements en mer. Les chiffres mentionnés dans le tableau ci-dessous restent donc approximatifs mais permettent d’avoir une idée des coûts de production lors des débuts de ces technologies. Pour ce qui est des coûts d’installation et des coûts de transport de l’électricité, ils sont directement reliés à l’accessibilité du site, et donc à la distance à la côte et la profondeur d’eau. L’énergie osmotique est encore trop peu mature pour pouvoir estimer son coût de manière pertinente, qui évoluera beaucoup en fonction des progrès réalisés sur les membranes.

Cliquer sur l'image pour l'agrandir.

 

De multiples paramètres font également varier le coût de production de ces EMR. Il y a notamment la qualité de la ressource naturelle (vitesse du vent, du courant, température de l’eau, etc…), la puissance de la centrale, le prix des matières premières lors de la construction et de la maintenance, la distance à la côte, ou encore la profondeur d’eau.

Le déploiement des EMR nécessite un cadre de soutien adapté à leur maturité, afin qu’elles franchissent dans les meilleures conditions les étapes décisives de R&D, de démonstration, de phase pilote jusqu’à l’industrialisation. Tout comme l’éolien onshore ou encore le photovoltaïque, qui ont atteint un niveau de maturité suffisamment élevé, les coûts diminueront progressivement grâce aux progrès techniques, aux économies d’échelles dues au nombre croissant de projets, à l’augmentation de la taille des parcs, etc… Le co-développement de plusieurs sources d’énergie sur une même plateforme peut également permettre de mutualiser les coûts d’opération et de maintenance, et donc de réduire le coût global. L’objectif pour les professionnels du secteur est d’arriver à une parité réseau le plus rapidement possible.

 

Opportunités des EMR pour les territoires insulaires : cas de la France

 

Si l’on s’intéresse au cas de la France, les EMR sont une réelle opportunité pour les territoires insulaires. En effet, le coût de production de l’électricité pour ces territoires est élevé (en moyenne 225€/MWh en 2013 contre 55€/MWh en métropole[ii]) à cause des coûts des combustibles importés. L’autonomie énergétique devient donc un enjeu majeur pour les autorités locales, et passera par le développement des EnR. Parmi celles-ci, les EMR ont l’avantage de ne pas nécessiter de surface au sol (contrairement aux technologies onshore comme le solaire par exemple), surface précieuse pour les territoires insulaires. L’objectif pour atteindre l’autonomie énergétique est donc de construire des centrales flottantes de plusieurs MW.

Le développement des EMR en zone insulaire permet également de répondre à une logique économique et écologique puisque cela réduit l’impact carbone de ces territoires, utilisant actuellement le fuel et le charbon, et réduisant également à terme le coût de production de l’électricité. De plus, cette technologie possède un large panel d’usages. Outre la production d’électricité, elle permet également lorsqu’elle est onshore de produire de l’eau douce, de l’eau particulièrement nutritive pour l’aquaculture, et également de l’eau froide nécessaire pour le SWAC (Sea Water Air Conditionning).

 

Des projets sont actuellement à l’étude ou en cours de construction dans ces territoires insulaires. En Martinique, DCNS et Akuo Energy travaillent actuellement avec les autorités locales pour développer une centrale ETM (projet NEMO[iii]). L’ETM fait partie des trois stratégies de la Martinique. Elle exploite, au sein d’un cycle thermodynamique classique, le gradient de température entre l’eau « chaude » de surface et l’eau froide des profondeurs. Le système est efficace que si la différence de température est supérieure à 20°C. La zone intertropicale, dont font partie la majorité des outre-mer français, est donc la plus propice pour le développement de ce type d’énergie. Néanmoins, l’important coût en capital (près de 20 M€/MW actuellement, pouvant descendre à 10M€/MW lors de la phase d’industrialisation[iv]) constitue encore un frein au développement. De son côté, la Guadeloupe attend les premiers retours du projet NEMO pour se lancer dans un projet ETM. De plus, une évaluation du potentiel local pour les éoliennes offshores a été menée par Akuo Energy révélant un potentiel naturel très important. En Polynésie Française, les EMR sont perçues comme un moyen de diversifier leur mix énergétique, permettant ainsi d’atteindre l’objectif de 50% de renouvelable d’ici 2020 fixé par la Loi de transition énergétique pour la croissance verte, puis 100% en 2030.

 

L’avenir des EMR est donc plein d’opportunités et source d’emplois, la filière permettrait de réduire les émissions en CO2 de 500 millions de tonnes, et de créer 680 000 emplois directs dans le monde d’ici 2050[v]. Au vu de leur potentiel de développement, les EMR devraient se faire une place importante dans le mix énergétique des territoires insulaires, voire même de certains pays. Des améliorations techniques restent néanmoins à apporter afin d’atteindre un développement industriel rapide et concurrentiel des énergies actuelles, notamment pour les centrales ETM, très prometteuses pour les territoires insulaires situés dans les zones intertropicales.

Il est tout de même légitime de s’interroger sur la cohabitation entre les EMR et les activités déjà ancrées dans ces territoires, comme le tourisme ou la pêche, reposant principalement sur la richesse environnementale côtière. Ces nouvelles énergies devront donc s’insérer parfaitement avec leur nouvel habitat, pour éviter de détériorer l’environnement ou déclencher des conflits entre les différents usagers du monde maritime.

 

Sia Partners

 

Notes & Sources

[i] Bio-fouling : encrassement biologique, c’est-à-dire qu’il y a formation d'une couche gênante d'êtres vivants sur une surface artificielle en contact permanent ou fréquent avec de l'eau

[ii] Conseil général de l’environnement et du développement durable. (2017). Revue de dépenses : péréquation tarifaire de l’électricité avec les zones non interconnectées (Publication n° 010974-01). Repéré à https://www.economie.gouv.fr/files/files/directions_services/cge/Rapports/2017_12_Rapport_Perequation_tarifaire.pdf

[iii] Pour en savoir plus, consultez le site : http://www.akuoenergy.com/fr/nemo

[iv] TUEL Pierre-François. L’énergie thermique des mers : une solution pour les outre-mer ? http://cesm.marine.defense.gouv.fr/images/Cargo/2015/Cargo-2015_08-energie-thermique-des-mers.pdf. Consulté le 21 février 2018.

[v] Ocean Energy Systems. (2016). Annual Report 2016. Repéré sur : https://report2016.ocean-energy-systems.org/

0 commentaire
Publier un commentaire

Plain text

  • Aucune balise HTML autorisée.
  • Les adresses de pages web et de courriels sont transformées en liens automatiquement.
  • Les lignes et les paragraphes vont à la ligne automatiquement.
Image CAPTCHA
Saisissez les caractères affichés dans l'image.
Back to Top