Avec environ 71 % de la surface terrestre recouverts par les océans, la « houille bleue » pourrait-elle constituer la plus vaste et la plus sûre ressource d’énergie ? Un jour, peut-être... Mais il reste encore beaucoup à faire.

La ressource gigantesque et intrinsèquement renouvelable que constituent les énergies marines est au coeur de l’actualité. La mer étant toujours en mouvement, on doit parler d’« énergies marines », au pluriel. Elles se répartissent en quatre filières principales :

• l’énergie marémotrice, produite par les marées;
• l’énergie houlomotrice, provoquée par les vagues;
• l’énergie hydrolienne, portée par les courants;
• l’énergie thermique des mers, due à la circulation de masses d’eau de températures différentes.

S’y ajoutent deux autres filières : l’énergie algale, qui s’apparente davantage à une forme spécifique d’agriculture de la mer, et l’énergie osmotique¹, tirant parti de la salinité.

Mais, si les développements sont riches de promesses, les réalisations sont encore rares, et les équations économiques (exploitation versus rentabilité) très partiellement résolues.

La marée n’a pas attendu la haute technologie

Depuis les premiers moulins à marée installés au Moyen Âge dans les estuaires européens pour moudre le grain, les progrès ont été fort lents. Ainsi, la vénérable usine marémotrice de la Rance (Côtes-d’Armor), avec ses 24 turbines pour une puissance installée de 240 MW, reste la doyenne mondiale et la plus puissante usine marémotrice à ce jour. Le procédé est simple : les flux montants et descendants circulent dans des groupes bulbes constitués d’une turbine associée à un alternateur. Les pales des turbines sont orientables pour exploiter la force des marées dans les deux sens, et les turbines, lorsqu’elles sont alimentées par le réseau, peuvent servir au pompage pour compléter le remplissage du bassin en amont du barrage. Mais, comme tout barrage, celui de la Rance n’a pas manqué de provoquer divers déséquilibres sur l’écosystème : envasement de l’estuaire, impact sur les faunes piscicole et aviaire... Des craintes qui font hésiter, entre autres, les Britanniques à lancer l’ambitieux projet d’une usine marémotrice géante sur la Severn, en Écosse, qui serait dotée de 216 turbines avec 8,6 GW de puissance installée.

L’énergie houlomotrice doit encore faire ses preuves

L’exploitation du mouvement des vagues pour actionner un générateur d’électricité est séduisante, et les projets abondent, mais nombreux sont ceux qui resteront sur la grève. L’énergie des vagues peut en effet être captée selon différents procédés. Des systèmes à oscillation, équipés de vérins pneumatiques ou hydrauliques, intégrés dans des bouées, sont mis en mouvement par la houle et transmettent leur énergie à un générateur. D’autres systèmes à vérins, installés sur des digues artificielles, sont mus par le ressac. Ou encore, des capteurs de houle, immergés sous le fond sous-marin, envoient par une canalisation de l’eau comprimée vers des turbines à terre et actionnent celles-ci. Tous ces concepts sont en cours de développement, mais aucun n’a véritablement fait ses preuves. Des progrès restent donc encore à faire pour que cette source d’énergie ne devienne pas un « serpent de mer », à l’image du projet Pelamis (serpent en grec), première centrale houlomotrice au monde inaugurée sur la côte portugaise en novembre 2008, mais qui a dû être démontée au printemps 2009 en raison de problèmes techniques récurrents.

L’efficacité avérée des hydroliennes

Plus classiques, en revanche, sont les hydroliennes, transposition sous-marine des éoliennes à terre ou en mer. Avec une densité de l’eau 800 fois supérieure à celle de l’air, les pales des turbines se contentent de faibles courants (environ 3 m/s) pour entraîner les rotors des générateurs d’électricité. Autre avantage : la grande compacité des hydroliennes en comparaison de leurs homologues à l’air libre. Ainsi, pour une puissance d’1 MW, les pales d’une hydrolienne développeront un diamètre de 16 m, contre 60 pour une éolienne en pleine mer. Enfin, comme elles sont immergées, leur discrétion est indiscutable, et le cycle des marées les rend plus régulières en termes de production par rapport aux sautes de vent que subissent leurs homologues aériennes. Mais leur installation et leur maintenance en milieu sous-marin ne sont pas les moindres inconvénients sur les plans technique et financier.

Un rendement encore faible pour l’énergie thermique des mers

Si, à 20 000 lieues sous les mers, la température de l’eau est autour de 4 °C, elle peut atteindre jusqu’à 28 °C en surface sous les latitudes tropicales. Et le principe de l’échange thermique générateur d’électricité en mer – qui n’avait pas échappé à Jules Verne – se révèle là aussi un formidable réservoir d’énergie, pour l’instant toujours inexploité. Sur le principe de la pompe à chaleur, l’eau chaude prélevée en surface fournit la chaleur nécessaire à la formation de vapeur, tandis que l’eau froide pompée à quelques centaines de mètres de profondeur assure la condensation. Certes, les surfaces des mers tropicales sont immenses (plus de 60 millions de km²), et la conversion par le procédé ETM² de cette ressource d’origine solaire permettrait la production de 100 000 TWh d’électricité par an. Mais le faible différentiel des températures n’offre qu’un maigre rendement de l’ordre de 2,7 %, et le transport par câble sous-marin suppose d’importants investissements.

1. L’énergie osmotique exploite l’augmentation de la pression lors de la migration d’une eau douce vers une eau salée, lorsque celles-ci ne sont séparées que par une très fine membrane semi-perméable. Cette pression actionne une turbine, qui sert à créer un courant électrique à hauteur de 1 MW pour un débit de 1 m³/s.

2. Énergie thermique de la mer, OTEC/Ocean Thermal Energy Conversion en anglais.