L'energie thermique des mers
Origine
L’océan reçoit annuellement du soleil une quantité d’énergie équivalente à plus de mille fois la demande mondiale en énergie primaire. Cette énergie est contenue pour plus de 40 % sous forme de chaleur dans la couche d’eau de surface des mers et des océans. Elle est, en partie, redistribuée dans les océans. Sur d’immenses régions des mers tropicales, la différence des températures entre eaux de surface et eaux profondes est supérieure à 20°C. Cela peut suffire à faire fonctionner une machine thermodynamique selon le principe de Carnot. L’idée de prélever une fraction de cette Énergie Thermique des Mers - ETM - pour la transformer en énergie électrique date de plus d’un siècle. Jules Vernes à travers les paroles du capitaine Nemo a d’ailleurs repris
Ressource
On estime à 60 millions de Km² la surface de l’océan tropical où la différence des températures entre l’eau de surface et l’eau à 1 km de profondeur est supérieure à 22 °C. La conversion par le procédé ETM de cette ressource thermique d’origine solaire permettrait la production de 100 000 TWh d’électricité par an. Cela représente plus de 80% de la consommation mondiale actuelle d’énergie primaire.
Le potentiel théorique exploitable est estimé à 100 fois celui de la marée et de 5 à 10 fois celui du vent ! La ZEE possède la 2ème part la plus importante de ce potentiel dans le monde.
Fonctionnement de centrales : principe de Carnot
Le principe de Carnot est en faite celui de la thermodynamique : il est possible d’obtenir du travail mécanique à partir d’un transfert de chaleur entre deux sources à températures différentes En chauffant à sa température d’ébullition un fluide approprié sous sa forme liquide il se transforme en vapeur. Cette dernière passe dans une turbine couplée à un alternateur produisant de l’électricité. Puis la vapeur est aspirée vers un condenseur où elle se refroidit et redevient liquide. Dans le cas de l’ETM la «chaleur» nécessaire à la formation de vapeur est prélevée dans les eaux de surface des régions les plus chaudes de l’océan où la température peut atteindre 25 à 28 °C, et le "froid" permettant la condensation du liquide est de l’eau profonde des océans pompée.
Deux applications
Le circuit fermé : il utilise un fluide de travail pour produire de l’énergie.
Le circuit ouvert : il utilise directement l’eau de mer comme fluide de travail.
Atouts
De nombreux avantages existent, au développement de l’ETM. L’eau de mer est gratuite, abondante et ne pose aucun problème de stockage, ni de confinement. Elle est utilisable tout le temps ! Les procédés utilisés par l’exploitation des centrales sont dits non polluants, puisqu’ils n’introduisent ni énergie, ni composants chimiques dans la biosphère. En outre, son exploitation réduirait, de façon considérable, les émissions de gaz à effet de serre. En effet une centrale ETM dégage 10 à 100 fois moins de CO2 qu’une centrale diesel-électrique pour une même quantité d’énergie produite !
Réutilisation
L’eau de mer utilisée peut resservir : - à la réfrigération des bâtiments - à l’aquaculture, l’agriculture (l’eau de mer profonde contenant beaucoup de nutriments) ; - à la production d’eau douce (désalinisation) mais aussi à de nombreuses autres utilisations encore en cours de recherche
Quelques conséquences
Aujourd’hui les études menées sur l’ETM ont montré quelques inconvénients des centrales. Les centrales ETM ont quelques impacts environnementaux. Le fonctionnement des celles-ci entraînerait des perturbations des flux naturels d’énergie et de matière. De plus l’installation en elle-même et son périmètre d’action peut jouer dans l’organisation du domaine maritime : ils apportent des contraintes pour la navigation. Enfin on peut noter d’autres nuisances, visuelles, voire auditives. Mais celles si restent bénignes pour des installations off-shore. D’un point de vue économique, l’installation de centrales nécessite de lourds investissements : c’est le principal frein au développement de centrales ETM.
Un projet viable
Une centrale ETM est profitable. Les études économiques et financières sur ce type de centrale thermique sont positives. Les faibles coûts d’opération et de maintenance compensent un investissement initial important. Par exemple, une centrale de 100 MW ayant une durée de vie de 25 ans produirait un kilowattheure à environ cinq centimes d’euros.
Marché actuel de l’OTEC
Les îles tropicales, comme l’île de la Martinique par exemple, sont les sites les plus adaptés. Le prix du kilowattheure - produit à partir de combustibles fossiles- y est élevé. La production d’électricité à partir d’une énergie renouvelable (l’énergie thermique) serait intéressante et compétitif.